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应用报告 动态反应池电感耦合等离子体质谱法测定超纯水中的痕量元素 Determination of Trace Elements in Ultrapure Waters by Inductively Coupled Plasma- Mass Spectrometry with Dynamic Reaction Cell 陈建敏，游维松 珀金埃尔默仪器 上海 有限公司北京办事处，北京100022 珀金埃尔默仪器 上海 有限公司地址 上海张江高科技园区李冰路 67 弄 4 号楼邮编 201203 电话 021 －38769510传真 021 －50791310E- mail ji － jun． yao perkinelmer． com 网址 http ∥www． perkinelmer． com． cn 超纯水 Ultrapure Water，UPW 在痕量元素分析中通 常被用来稀释样品、 清洗仪器和实验器皿等。对于超纯水 中痕量元素的准确分析则取决于仪器是否有足够低的检出 限和较高的分析通量。 电感耦合等离子体质谱法 ICP － MS 可多元素同时检 测， 分析速度快， 特别是对测超痕量级元素 ng/L 或 g/L 具备优越的检测性能， 因而成为化学品质量控制中一种必 不可少的分析手段 ［1 ］。 在常规等离子体条件下， 氩与样品基体之间会形成大 量的多元素干扰， 例如38Ar1H 对 39K 的干扰，40Ar 对40Ca 的 干扰， 40Ar16O 对56Fe 的干扰等。冷等离子体技术已经被 证明对基于氩基体的干扰是有效的。相对于常规等离子 体， 冷等离子体的作用更倾向于抑制基体; 但是由于等离子 体的能量较低， 很多常规等离子体中不会形成的多原子干 扰有可能在冷等离子体中出现。碰撞池采用多级杆和低反 应活性的气体， 并使用动能歧视来消除不希望被检测的离 子， 因而对于消除多原子干扰显示出一定的能力; 但是由于 使用动能歧视， 导致分析离子灵敏度的损失， 体现在轻质量 元素上的灵敏度损失则更加显著， 而灵敏度对于 ng/L 含量 级别的分析又是至关重要的。 动态反应池采用一个四级杆平台， 四级杆上射频和直 流电压的应用使得动态反应池有了质量过滤的能力， 特定 范围荷质比的离子可以通过反应池， 而其他的离子被排除 掉， 这个过程称为动态质量带宽 DBT 。正是这种特殊的 DBT 能力， 使得即使是使用氨气、 氧气等这类反应活性特 别强的气体时， 不会形成不希望看到的副反应产物。本文 在常规等离子体条件下， 在一次分析中， 使用动态反应池消 除离子干扰， ICP － MS 测定超纯水中所有分析项目。 1仪器和主要试剂 ELAN DRC II 电感耦合等离子体质谱仪 PerkinElmer- SCIEX， 加拿大 。仪器参数及进样系统见表 1。 标准溶液由 10 mg/L 多元素标准溶液 PerkinElmer 纯 配制。 在超纯水中加入少量的约 1 体积分数 的 HNO3， 使样品中的元素更加稳定， 并且可以减少样品管对元素的 吸附。 表 1ELAN DRC Ⅱ ICP － MS 仪器工作参数和进样系统 Table 1Instrumental operating parameters and sample introduction components for ELAN DRC Ⅱ ICP- MS 工作参数数值附件材质 等离子体气流量16 L/min雾化器PFA －100 辅助气流量1．5 L/min雾室石英 射频功率1600 W炬管石英 积分时间1 s/质量数中心管铂 采样锥铂 截取锥铂 2测定结果 使用标准加入法对样品进行定量分析， 样品结果见 表2。通过计算确定超纯水中各元素的灵敏度， 以样品测定 结果的3 倍标准偏差计算方法检出限 LD 。通过测定强度 与纯水中元素灵敏度计算等效背景浓度 BEC 。在样品中 加入10 ng/L 标准溶液测定加标回收率 R 。 使用100 ng/L溶液进行 4 h 稳定性测试。图 1 显示， DRCⅡICP －MS 长时间对半导体分析中痕量元素进行测定， 表现出良好的准确性和稳定性。 Ⅰ ChaoXing 表 2超纯水测定的背景等效浓度、 检出限、 10 ng/L 加标回收率以 及100 ng/L 溶液4 h 的稳定性① Table 2Background equivalent concentrations，detection limits and spiked recoveries at 10 ng/L level and 4 h long- term stability at 100 ng/L level for all analytes 待测 元素 荷质比 m/z 模式 等效背景浓度 BEC/ ngL－1 检出限 LD/ ngL－1 回收率 R/ 稳定性/ Li7S0．70．1931．1 Be9S4．41．3981．6 B11S8．52．21141．4 Na23SN． D．0．06951．4 Mg24S0．30．2951．7 Al27DRC0．30．11032．7 K39DRC2．90．21052．1 Ca40DRC0．50．2992．6 Ti48DRC0．70．71083．6 V51DRC0．90．3973．6 Cr52DRC0．90．21022．5 Mn55DRC0．40．61012．9 Fe56DRC1．40．31022．7 Co59DRC0．100．041032．2 Ni60DRC0．70．11023．7 Cu65DRC0．70．11032．1 Zn66DRC1．40．5912．0 Ga69SN． D．0．8961．6 Ge74SN． D．0．6993．4 As75S2．01．6973．5 Sr88S0．060．01991．8 Mo95SN． D．0．15971．8 Ag109S0．150．11991．6 Cd114S0．220．03951．1 In115SN． D．0．10981．7 Sn118S0．280．02983．8 Sb121S0．180．06952．8 Ba138S0．080．07941．8 W184S0．150．07952．5 Au197S0．150．15991．8 Tl205S0．060．04961．4 Pb208DRCN． D．0．041021．9 Bi209SN． D．0．02971．9 ① N． D． 未检出; S标准模式; DRC动态反应池模式。 图 1超纯水中 100 ng/L 加标溶液 4 h 长期稳定性 每 4 min 分析一次 Fig．1Four hour long- term stability at 100 ng/L spike level in ultrapure waters 3结语 在常规等离子体条件下， 通过计算机控制， 常规模式与 动态反应模式自动切换消除离子干扰， 使得超纯水中所有 痕量元素在一次样品分析中测定完成， 显示出 ELAN DRC Ⅱ ICP － MS 在超纯水 UPW 中 ng/L 含量级的超痕量元素 质量控制中成熟、 便利的检测应用。 4参考文献 ［ 1］Referenced SEMI Standards，http ∥www． semi． org/ en/index． htm［ EB/OL］ ． PerkinElmer 推出适用于环境及合同实验室研究的全新样品制备块系统 谢尔顿 专注于提高人类及其生存环境的健康和安全的全球领先公司 PerkinElmer，Inc． ， 今天宣布推出全新的样品 制备块 SPB 及附件。这些产品旨在满足当前环境与基础实验室研究中对样品消解的需要， 解决相关的温度和污染问题。 SPB 能够对无机分析实验室中的水、 土壤、 食品及各种生物监测材料样品进行中低温消解。过去， 实验室通常使用电 加热板进行消解， 但是锈蚀、 交叉污染、 温度控制不精确等常见问题会导致实验室分析的结果不准确、 生产力下降。而 SPB 有助于控制这些问题， 得出更加满意的实验结果。 “PerkinElmer 意识到市场上需要用高品质、 易于使用、 价格合理的样品制备装置来替代低性能的电加热板” ， PerkinElmer 分析科学与实验室服务部光谱业务副总裁 Martin Long 说 ， “向我们的产品线添加高效的 SPB 是我们服务于全 球光谱仪市场的又一重要举措。我们在原子光谱仪领域丰富的经验将令我们的客户信心倍增， 因为他们手中接过的是可 信赖的市场领跑者制造的高品质产品。 ” 由于金属部件不外露且外壳由 KYDEX塑料制成， SPB 块 降低了样品受污染的几率并且非常适合腐蚀性环境， 如大 多数无机样品制备实验室。相对于电加热板， 另一个优点是每一个系统都由一个固态的石墨块组成， 里面的平板加热器覆 盖块底面积的 95。这种设计考虑了温度的均匀性 块表面的温差为 1． 0 ℃ ， 不但便于分析人员使用， 还能提高生产 力。此外， 该设计还有助于增加样品蒸发的一致性和均匀性， 从而使样品制备过程更加高效便利。石墨块还包被了一层 Teflon以防止强腐蚀性损害， 确保在实验室环境里有一个较长的使用寿命。 SPB 块目前有 6 种不同规格， 容量 12 ～72 个样品不等， 适用 50 mL 或 100 mL 大小的试管。SPB 系统配有一整套的消 耗品和附件， 包括一个便利的触摸屏控制装置。这些 SPB 系统补充了 PerkinElmer 现有的 MultiwaveTM3000 微波消解系统 等样品制备产品。 PerkinElmer 公司 供稿 Ⅱ ChaoXing
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