ICPMS的线性误差

钢研纳克检测技术股份有限公司是国内早使用和开发ICP光谱仪和ICP-MS的科研单位之一，依托国家钢铁材料测试中心，培育了一批ICP光谱仪和ICP-MS应用和仪器*。ICP光谱仪产品标准GB/T 36244-2018和ICP-MS仪器计量检定规程GB/T 34826-2017的起草单位。国家重大科学仪器专项《ICP痕量分析仪器的研制》牵头单位，**中国ICP系列分析仪器的发展。拥有30多年ICP方法开发经验，懂ICP应用的国产ICP&ICP-MS制造商。免费培训，解决客户应用方法的难题，让您ICP光谱仪和ICP-MS用的较好！央企品牌，上市公司，品质之选！欢迎来电洽谈.

ICP-MS测定冶金材料中的痕量元素
本文介绍了应用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定钢铁材料中各种痕量元素的方法，就分析过程 中试样量、试样分解方法、工作曲线、内标、空白、记忆效应、干扰消除方法等需要注意的事项进行了 一些讨论，为ICP-MS在冶金分析中的应用提供了一些思路。
未来钢铁企业生产技术向纯净化发展，要求对钢中较低含量范围的合金元素进行有效监控，引申出对各种原 材料和产品中痕量、**痕量合金元素的检测要求也不断被提出。例如对高磁感取向硅钢中影响电磁性能的Al、 Mo、V、Ti。Nb、Bi、Se等元素、帘线钢中的Ti等元素要求检测精度达到ppm级，这是常规的ICP-AES分析无 法实现的。而ICP-MS技术以其较低的检出限为解决这些痕量分析问题提供了一个有利的工具，因此其在钢铁行业 中的应用也越来越广泛。但这同时也是对ICP-MS技术的一项挑战。首先，相对于可以直接分析的液体试样，钢铁 材料进行ICP-MS分析必需先分解试样，而钢铁和合金中往往存在难以分解的氧化物、碳化物、氮化物等给试样分 解造成困难。其次，分解试样时试样由固体转化为溶液是一个稀释的过程，既会降低测量的灵敏度又会带来试剂 空白。此外，金属试样分解后的溶液中存在的高基体会产生严重的基体效应，引起灵敏度降低、信号漂移，还会 污染仪器。要想得到准确的分析结果，这些问题都必需予以解决。
ICP-MS测定对被测试样溶液中总溶解固体量（TDS）有要求，虽然许多仪器允许的TDS理论值达到1%以上， 但在实际钢铁试样分析中溶液的TDS**过0.05%时，由于盐分在采样锥口的沉积，即会产生明显的信号漂移。虽 然这一漂移可以采用内标校正进行消除，但过大的漂移量会增大校正误差，并且基体过高会带来较多的残留污染 仪器，因此不建议使用TDS过高的试液进行分析。而钢铁材料的ICP-MS分析标准中通常采用TDS为0.1%溶液 进行测定，即0.1 g试样配制成100 mL溶液。
与ICP-AES测定的试样分解方法类似，ICP-MS分析也可采用酸溶、碱熔、高压消解、微波消解等方法分解试样。 同样出于控制溶液中TDS的考虑，分解试样**采用试剂用量较少的酸溶法，如非必要一般不采用碱熔法分解试 样。由于Cl、S、P在等离子体中易形成多原子离子峰的干扰，例如40Ar35Cl干扰75As，35Cl16O干扰51V，32S16O干 扰48Ti，31P16O干扰47Ti等，在分析试样时对使用的无机酸的种类需仔细斟酌。通常**使用HNO3，因为环境中 已经有氮气、水、氧气存在，使用硝酸，并不会带来更多的污染。
对于碳含量低的普通低合金钢试样可以直接使用预加热的稀硝酸中温快速分解，这样加快了分解速度，减少 了加热时间，可有效的防止试样中高含量的硅析出。对于碳含量低的不锈钢可采用王水分解试样。对于难分解的 试样如含碳高的合金钢、不锈钢或测定Al、B、Nb等易形成难分解的氧化物、碳化物、氮化物的元素时，可采用 高压消解或微波消解的方法，以提高反应温度和压力从而加快反应速度，使试样分解。而在测定Nb、Ti、W等易 水解元素时，需要使用氢氟酸做为络合剂，同时为了减少试剂带来的干扰和污染，通常直接使用氢氟酸系统测量 而不进行高氯酸冒烟操作。对于难分解的矿石类试样通常也可采用高压消解或微波消解条件下的盐酸、硝酸、氢 氟酸分解试样，以降低试剂空白和干扰。
工作曲线
ICP-MS分析是一种相对的测量方法，需要通过工作曲线换算来得到测量结果。如果有定值的标准样品，可以 很方便的使用其直接建立工作曲线。但遗憾的是，目前钢铁、合金有色金属标准样品中对痕量元素定值较少，且 不全面，很难得到一条完备的工作曲线，往往需采用标准溶液来配制工作曲线溶液。配制工作曲线溶液时除了需 要准确的加入相应的标准溶液外，还需要注意基体的一致性，基体的种类和量的多少都会对信号的灵敏度会产生 影响，这种影响在基体浓度较高时尤其明显。因此对于钢铁试样通常需要用于试样相同质量的高纯铁进行基体匹配。
对于基体复杂的试样，一种简便的方法是采用标准加入法通过外推来计算试样中待测元素的含量。在ICP-MS 的定量分析中，标准加入法是一种十分有效的分析方法。因为与高背景的ICP-AES法不同，ICP-MS的背景值较低 接近于零，可以认为工作曲线都是通过“零”点的，因此通过工作曲线的截距和斜率的比值可以很方便的求得结果。
另外一个值得注意的问题是，混合标准溶液的使用。由于ICP-MS法可以同时测定多种元素（虽然它通常是一 台扫描型的仪器，但由于扫描的速度特别快，只有几十毫秒，近似于“同时”测定），往往需使用多元素的混合 标准溶液。配制混合时需要注意各自使用的溶剂是否会对其它待测元素引入干扰，例如Sn标准溶液通常采用20% 盐酸介质，会对As和V的测定会产生一些干扰。此外，由于ICP-MS测定使用的工作曲线溶液浓度很低，容易被 容器壁吸附造成损失，因而通常可以保存时间不**过1周。
5内标
为了得到理想的检测下限，在钢铁材料分析中，通常并不使用TDS小于0.05%的溶液进行测量，这时由于取 样锥孔积盐将不可避免的会造成信号强度的降低。为了校正这种基体效应引起的信号漂移以及环境因素造成的信 号波动，可以采用加入内标元素的方法。内标元素通常为试样中不含有的，并且很少测量的元素，如Be、Sc、Y、 Rh和Re等，测量时应根据待测元素选择质量数接近的内标元素，如需测量多个元素需选择覆盖质量数范围的几 种内标元素进行组合，常用的如Be、Y； Be、Sc、Y、Re混合内标等。
进行痕量和**痕量元素分析时，试剂空白值是必需着重考虑影响因素。不同种类的酸除了可能引起对测量谱 线的干扰外，还会存在不同大小的试剂空白。这些空白值可以采用标准加入法来测量，然后根据需要进行扣除。 为了降低空白的影响，采用的试剂应具有尽量高的纯度，通常分析中至少需采用优级纯试剂，而采用亚沸蒸馏的 方法可以进一步降低试剂中多种元素的空白值。
记忆效应
在进行金属材料分析时，高基体带来的记忆效应也是困扰分析者的一个严重的问题。对钢铁、合金、有色金属、 高**属等的分析时，高浓度的基体成份不可避免的会对仪器系统，包括泵管、雾化器、雾化室、炬管、接口锥、 甚至离子透镜等组件造成污染。记忆效应的强弱和分析物的化学性质有关，有些元素如Cu、Cr、Ni、Fe等在装置
表面的吸附较弱，而P、B、Sn等的吸附较强。Xseries II型仪器已经对记忆效应进行了优化，绝大部分元素的信 号在冲洗40秒后，即可降低至1%。以下，但对于基体污染仍需要采用合适的试剂进行较长的冲洗时间。通常可采 用稀硝酸冲洗系统除去Cu、Ni、Fe等的污染，采用稀盐酸除去Cr、Fe、Sn等的污染，而稀氨水对除去P和B的 污染较为有效。而冲洗时采用稀酸和纯水交替冲洗，洗涤的效率较高。此外为了消除记忆效应，还应及时的对仪 器各组件进行清洗，如有必要可以对离子透镜进行清洗。
8干扰消除
对于一些在ICP-MS中干扰比较严重的元素，例如56Fe受40Ar16O干扰，40Ca受40Ar干扰，75As受40Ar35Cl等， 可以采用一些特殊的方法和技术手段予以消除：
(1) 采用校正公式校正
采用校正公式消除干扰的典型的例子即是扣除40Ar35Cl对75As，这是一个十分成熟的应用，大多数商用仪器 上均已自带。为了确定As的含量，需要测定m/z=75、77、82、83处的信号，然后由下列公式计算得到75As的信号：
82Se = Im/z=82-1.00100 x 83Kr5
77ArCl = Im/z=77-(7.50/8.84)x82Se；
75 As = Im/z=75-3.13220 x 77ArCl；
通常情况下采用这一公式进行校正可以得到很好的结果，例如分析使用王水分解的不锈钢试样时。但同时也 要注意如果工作曲线溶液和试样溶液中Cl浓度差别过大，会存在较大误差，例如表1中盐酸和高氯酸溶液中As 的空白值结果。
(2) 冷焰/冷等离子体技术
应用冷等离子体技术，使仪器工作在较低的射频功率(450-750W)条件下时，等离子体炬焰的中心温度降低 为2500-3000K，此时等离子体中的Ar+、O+、N+及ArO+其它一些多原子离子的浓度显着下降，可使质谱背景显着 降低。当然，同时分析物离子的信号也会下降，特别是具有较高电离势的元素，因此该技术提高的是低质量数端 的信噪比。应用此技术，可以降低Na、Mg、K、Ca元素的检出限，特别是可以使用Ca的高丰度同位素40Ca来测量。
图3冷等离子体条件下(射频功率600 W)的40Ca工作曲线

钢研纳克国产ICP-MS PlasmaMS 300 优势1——的四较杆电源驱动技术
DDS变频技术
自动频率匹配调谐，*手动调电容，较安全
没**械电容部件，拥有的稳定性、抗震动，*经常校准质量轴
**：《 一种用于四级杆质谱仪的射频电源》201610006009.2
PlasmaMS 300 优势2——的真空控制系统
**的缓冲技术，机械泵间断运行，仪器待机功耗较低
解决高真空腔体被机械泵油气污染问题，保证仪器长时间性能稳定
受**保护《一种电磁阀缓冲、无返油涡轮分子泵抽真空系统》ZL2017 2 0926451.7

电感耦合等离子体质谱法测定化妆品中的37种元素
立电感耦合等离子体质谱法测定化妆品中37种元素的检测方法，根据化妆品不同基质，选用硝酸-双氧水微波消解体系或硝酸-高氯酸湿法消解体系，采用在线内标及碰撞反应池技术校正机体效应，外标法 定量进行ICP-MS测定。方法检出限1 ~ 80瞄/kg，线性相关系数均大于0.997, RSD为1.0% - 8.9%， 加标回收率为81.3% ~ 115.2%。实验结果表明，该方法简便、快速、灵敏度高、准确性好，适用于化妆 品中37种元素的同时测定。
近年来，随着经济的发展和科技的进步，被称为“美丽经济”的中国化妆品市场发展迅猛。然而，化妆品的 安全问题也日益**，从2006年SKII的“铭钕事件”到2013年欧舒丹铅**标等，化妆品质量安全越发成为公 众焦点，尤其是化妆品中重金属和其它有毒元素引发了消费者的广泛关注。《化妆品卫生规范》（2007年版）也 将Pb、As和Hg列为有毒物质，分别为：40 mg/kg、10 mg/kg和1 mg/kg。同时列出了禁用清单，包括：As、 Cd、Cr、Ni、Pb、Hg、Nd、Te和Tl等10余种金属元素。因此，急需建立一种快速、高效的元素检测方法以满足 实际工作需求，为化妆品质量安全和身体健康提供**。
钢研纳克国产ICP-MS具有多元素同时检测的优势，灵敏度高、 线性范围宽，既适用于样品中痕量元素的检测也能同时满足微量元素的测定。ICP-MS分析中干扰问题是影响分析 结果准确度和精密度的障碍，其主要的干扰方式分为质谱干扰、基体干扰和物理效应干扰三大类。质谱干扰 可通过选择合适的同位素离子及仪器校正消除；物理干扰可通过清洗雾化室，进样锥及进样管路消除；基体干扰 是指复杂的基体引起的ICP平衡的转变，对待侧元素的质谱信号产生抑制或增强效应，可采用加入内标元素校正 和采用碰撞/反应池技术消除。针对化妆品的不同剂型，应用微波消解和湿法消解体系，建立了电感耦合等离子体 质谱对8类化妆品中37种元素的测定方法，为化妆品中重金属及其他有害元素的监测提供了技术支持。
2.1样品消解方法及消解体系的选择
化妆品中元素测定的前处理方法主要有干灰化法、浸提法、湿式回流消解法、湿式消解法和微波消解法。干 灰化法、湿式回流消解法操作复杂，浸提法只对样品进行提取，可能造成结果偏低。微波消解法和湿式消解法是 实验室常规前处理方法，微波消解法在处理口红、睫毛膏等蜡基类样品时，消解不充分，还容易发生爆罐等危险 情况。因此，在处理蜡基样品时选用湿法消解方式，并加入高氯酸加强消解效果，既减小了实验的危险性，又增 加了反应强度。对消解体系考察试验中，发现硝酸和硝酸-双氧水体系可使大部分种类化妆品消化完全，但双氧水 能缩短消化时间.有些样品与双氧水反应剧烈，易使样品溅出，因此双氧水用量不宜过大。对于部分含高岭土， 二氧化钛等的化妆品，消解不完全，可加入少量氢氟酸使样品消化至澄清，但测定时由于氢氟酸的强腐蚀性，可 对仪器的雾化器、矩管等产生损害，因此不建议添加，可在消解后过滤测定，并不影响检测结果的准确性。通过 采用微波消解和湿法消解两种前处理方式对样品结果测定，配对t检验法分析测试结果，两种前处理方式无显着性 差异（p > 0.05 ）。
2.2同位素及内标元素的选择
选择干扰小且丰度高的同位素。在ICP-MS分析过程中，分析信号会随时间而发生漂移，而且化妆品样品在分 析时的基体效应明显，被测物信号会出现抑制或增强效应，使用内标元素，可以有效补偿信号漂移和基体效应。 内标元素应选择和目标元素性质相近、待侧试样不含有且不会对目标元素测定产生干扰的元素，常用的内标元素 为自然界中很少存在的元素，如：铳、钇、铑、锢、铼等，在化妆品样品测试过程中，发现样品中经常含有铳、 钇等元素，因此选用铑、铼为内标元素。在内标液配置过程中，可加入适量异丙醇（浓度小于5%）等**溶剂， 起基体匹配的作用，使待测结果较准确。各待测同位素的选择，分子离子的干扰情况和内标元素的选择见表2。
本文建立的电感耦合等离子体质谱法能满足化妆品中37种元素定量检测的各项技术要求，实验结果表明：方 法具有简便、准确、快速的特点，具有良好的精密度和回收率，适合于化妆品中多元素的同时测定。

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钢研纳克检测技术股份有限公司（代码:300797）是*企业中国钢研科技集团有限公司（钢铁研究总院）的二级单位，从事分析仪器装备和分析检测技术的研究、开发和应用的**创新型企业。目前公司提供的主要服务或产品包括分析检测仪器、第三方检测服务、标准物质/标准样品、能力验证服务等检测相关产品与延伸服务。钢研纳克不仅是中国分析仪器设备制造的行业企业，也是国内元素检测领域仪器种类、综合实力的仪器装备和分析测试技术的研究机构之一。公司及子公司牵头制修订7项、参与制修订20余项、制定170余项及行业标准；研制家级标准物质/标准样品300多种。力争成为测试仪器装备领域有影响力的**竞争参与者、成为具有**影响力的材料表征评价认证的和综合解决方案的提供者。钢研纳仪器产品主要包含：电感耦合等离子体质谱仪,ICPMS,ICP光谱仪,国产ICP,国产ICP-MS,ICP光谱分析仪,电感耦合等离子体光谱仪,电感耦合等离子体**光谱仪,食品重金属检测仪、土壤重金属检测仪、波长色散X射线荧光光谱仪、金属原位分析仪、脉冲熔融-飞行时间质谱仪、试验机、环保监测设备等技术水平的检测装备，其中多款仪器*（属国内台套）。产品质量稳定，检测数据可靠，累计市场占有率排名国内行业**，部分产品成为同类产品的业界，牵头制定了相关仪器和检测标准。钢研纳克检测技术股份有限公司是国内早使用和开发ICP光谱仪和ICP-MS的科研单位之一，依托钢铁材料测试中心，培育了一批ICP光谱仪和ICP-MS应用和仪器。ICP光谱仪产品标准GB/T 36244-2018和ICP-MS仪器计量检定规程GB/T 34826-2017的起草单位。重大科学仪器专项《ICP痕量分析仪器的研制》牵头单位，*ICP系列分析仪器的发展。拥有30多年ICP方法开发经验，懂ICP应用的国产ICP&ICP-MS制造商。免费培训，解决客户应用方法的难题，让您ICP光谱仪和ICP-MS用的！，上市公司，品质之选！. 联系人:文经理 电话 手机.