icpms講解課件

1、電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）,藥物分析與質(zhì)量評價實驗室,目的和要求,1、掌握ICP-MS的特點2、熟悉ICP-MS的基本結(jié)構(gòu)3、了解ICP-MS的應用,一、ICP-MS簡介,電感耦合等離子體質(zhì)譜，即ICP-MS（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry），它以獨特的接口技術將ICP的高溫（8000K）電離特性與四極桿質(zhì)譜儀靈敏快速掃描的優(yōu)點相結(jié)合，形成了一種新型的元素和同位素分

2、析技術,在分析能力上，ICP-MS可取代傳統(tǒng)的電感耦合等離子體光譜（ICP-AES）、石墨爐原子吸收光譜（GF-AAS）、火焰原子吸收光譜（F-AAS）等分析技術。,ICP-MS作為質(zhì)譜儀離子源的優(yōu)勢在于：一、獲得了進樣條件和樣品激發(fā)所需要的可控且無污染的高溫環(huán)境；二、將樣品快速完全地引入到一個對所有期望發(fā)生的過程都有足夠滯留時間的環(huán)境。與傳統(tǒng)無機分析技術相比，ICP-MS 技術具有更低的檢出限、更寬的動態(tài)線性范圍、更高的分析精密

3、度和分析速度等優(yōu)點，并且還可以提供精確同位素信息。,該技術不僅可以通過離子的荷質(zhì)比進行無機元素的定性分析、半定量分析和定量分析，同時能與激光采樣（LA）、液相色譜（LC）、氣相色譜（GC）、毛細管電泳（CE）、離子色譜（IC）等進樣或分離技術進行聯(lián)用。,ICP-MS特點,（1）激發(fā)能力強（2）靈敏度高（3）檢出限低（4）線性范圍寬（5）基體效應和自吸收現(xiàn)象?。?）不受電極材料污染,二、ICP-MS的結(jié)構(gòu)和工作原理,1、ICP-

4、MS的結(jié)構(gòu),ICP - MS 主要由樣品引入系統(tǒng)、離子源、質(zhì)量分析器、離子檢測器和輔助系統(tǒng)構(gòu)成。,樣品引入系統(tǒng),按引入樣品的形態(tài)可分為氣體、液體和固體進樣法。氣體進樣法包括氣相色譜( GC) 和化學蒸氣法。將液體樣品引入氣流的最方便方法是用霧化器產(chǎn)生氣溶膠。目前常用的固體樣品引入法主要有火花燒蝕(SB) 、激光燒蝕(LA) 、SN、DSI 和ETV 等。,離子源,離子源是感應耦合等離子體( ICP) ,與原子發(fā)射光譜儀中的ICP 相同,

5、主體是一個由3 層石英套管組成的炬管,炬管上端繞有負載線圈,線圈由高頻電源耦合供電,能產(chǎn)生垂直于線圈平面的磁場。,如果通過高頻裝置使氬(Ar) 氣電離,則Ar 離子和電子在電磁場作用下又會與其它Ar 原子碰撞產(chǎn)生更多的離子和電子,形成渦流。強大的電流產(chǎn)生高溫,瞬間使Ar 氣形成溫度可達10000K的等離子焰炬。樣品由載氣帶入等離子體焰炬時發(fā)生蒸發(fā)、分解、激發(fā)和電離。,質(zhì)量分析器,質(zhì)量分析器是將離子源產(chǎn)生的離子按質(zhì)荷比(m/ z) 不同分

6、開。常用的是四極桿型,其次還有雙聚焦、飛行時間(TOF) 和離子阱型 ,其原理均與有機質(zhì)譜中所用的質(zhì)量分析器相同。,離子檢測器,離子的檢測主要使用電子倍增器和法拉第杯。法拉第杯是一個沒有增益的金屬電極,具有較高的靈敏度,可擴展動態(tài)線性范圍的上限。,輔助系統(tǒng),主要包括真空、接口、透鏡和碰撞/ 反應池系統(tǒng)等。為保證離子在質(zhì)量分析器等部件中正常運行,消減不必要的離子碰撞,散射效應和離子- 分子反應等發(fā)生, ICP - MS 必須具有真空系統(tǒng)。

7、真空系統(tǒng)一般由機械真空泵和渦輪分子泵或擴散泵組成。,2、ICP-MS工作過程,目前上市的ICP-MS的結(jié)構(gòu)和原理基本相同，可簡單描述為：樣品在通道中進行蒸發(fā)、解離、原子化、電離等過程。離子通過樣品錐接口和離子傳輸系統(tǒng)進入高真空的MS部分。,首先，樣品通過一定的方式變成氣溶膠狀態(tài)進入等離子體高溫中心通道，ICP作為質(zhì)譜的高溫離子源（8000K），樣品在高溫中心通道經(jīng)過蒸發(fā)、解離、原子化、電離等過程后，絕大部分轉(zhuǎn)化成帶一個正電荷的離子；,

8、然后與電子、光子、氬（Ar）原子一起以超聲波速度通過采樣錐膨脹，由于截取錐后的提取透鏡一般為負電壓，樣品正離子被吸引通過截取錐小孔，而大量Ar原子被機械泵抽走，電子被推斥向接地截取錐而淹沒；,正離子從大氣壓等離子體進入真空系統(tǒng)后，因同性相斥而膨脹，電聚焦透鏡將它們集中成一束進入透鏡，再對正離子進行之字形偏轉(zhuǎn)，不帶電的樣品基體、中子、光子與樣品正離子進一步分離并撞擊儀器壁而消除；然后正離子進入四極桿濾質(zhì)系統(tǒng)，并按荷質(zhì)比不同將其按順序分離。

9、MS部分為四極快速掃描質(zhì)譜儀，從ppq到1000ppm直接測定。,定性和定量方式,（1）通過質(zhì)荷比進行定性分析（2）半定量分析，不需要標準溶液，多數(shù)元素測定誤差小于20%3）用標準溶液校正進行定量4）同位素比測定,半定量分析,常規(guī)定量分析(Quantitative Analysis) 中, 對于需進行分析測量的每一種元素都必須提供標準溶液, 在完成標準曲線后才能進行分析測定;,而ICP- MS 半定量分析不需要對所進行分析測試的

10、每一個元素都提供標準物質(zhì), 它只需以一種或幾種已知濃度的元素作為標準溶液, 以此為基礎對ICP - MS所能分析的所有元素或被選定測量的元素進行測量, 從而獲得樣品中有何種元素及元素濃度的相關信息。,半定量分析準確度為±30 % , 當標準曲線所選用的元素與未知樣品中元素相匹配時, 半定量分析結(jié)果較接近定量分析。,ICP-MS作為一種現(xiàn)代無機分析技術，不僅能勝任無機藥物分析這一任務，還能將有機藥物分析轉(zhuǎn)化成簡單的無機分析。,尤

11、其是在藥物代謝產(chǎn)物方面，LC-MS雖可被當作識別手段，但如果沒有合適的對照品（通常是沒有對照品的），要進行定量分析是較困難的，且放射標記合成也費時費力，成本較高。,考慮到在定量分析方面單用LC-MS的缺陷，ICP-MS就成了較為理想的選擇。它克服了電噴霧（ESI）、紫外（UV）定量分析與樣品分子結(jié)構(gòu)有關的局限，并且不必選擇與待測物結(jié)構(gòu)相同或相似的標準物進行定量分析。,三、ICP-MS在藥物分析中的應用,ICP-MS已被應用于藥物研究分析

12、領域中，主要包括藥物及其代謝產(chǎn)物定量分析、體內(nèi)藥物分析、藥物的一般雜質(zhì)檢查及中藥質(zhì)量評價和控制等領域和方向。,藥物及其代謝產(chǎn)物定量分析,現(xiàn)行的含量測定方法，對含金屬或鹵素等元素的有機藥物分析之前，需要作適當處理，這樣不僅費時費力，還會消耗大量樣品，特別對于生物樣品的分析而言不可取。,在ICP-MS 的應用過程中，對定量分析研究較為重要的元素有：（1）堿金屬和堿土金屬；（2）過渡元素中的鉻、鐵、銅、鋅等；（3）貴重金屬鉑；（4）非金屬磷、

13、硫、硒、氯、溴、碘；（5）其它元素，包括汞和砷等。 ICP-MS也常被用于分析放射性元素，因此只要待測物中含有上述任何一種元素就可以用ICP-MS進行快速定量分析。,體內(nèi)藥物分析,與常規(guī)藥物分析相比，體內(nèi)藥物分析在選擇性、靈敏度和分析對象等方面都有許多差異。生物樣品更為復雜：微量藥物分布在大量生物介質(zhì)中，并伴有大量內(nèi)源性物質(zhì)和代謝物的干擾，這大大增加了分析的難度，同時生物樣品量少，不易重新獲得。因此，選擇靈敏度高和選擇性好的分析方法較為

14、重要。,從理論上說，ICP-MS的高靈敏度和選擇性為分析來自生物樣品中含有可被其檢測的元素提供了較為理想的分析手段。ICP-MS在含砷、鉍、鋁和鉑等藥物的體內(nèi)藥物分析中有很好的分析效果。特別是對AAS無法測定的含鉑類藥物分析，ICP-MS更是理想的方法。,藥物的一般雜質(zhì)檢查,現(xiàn)今通行的重金屬限量檢查和砷鹽檢查法是在現(xiàn)代分析儀器問世前建立起來的，這兩類雜質(zhì)對人體健康的危害較大。雖然藥典規(guī)定的方法通用性好，不需要昂貴的儀器和訓練有素的操作

15、人員，但易受操作人員主觀影響；且樣品用量大，無法進行定量和分類分析；而加熱或灰化等操作也易引起揮發(fā)性元素的損失；,此外，有色供試品的處理、藥物生成不溶性硫化物，其他金屬元素的存在等因素都加大了檢測難度，導致傳統(tǒng)方法重現(xiàn)性差甚至根本無重現(xiàn)性可言。而ICP-MS的分析特點卻可以克服以上缺點，并且具有較高的靈敏度，可用于分析具有復雜基體的重金屬元素，在回收率方面也不受樣品基體中化合物如鰲合金屬離子的影響，并且使分析變得簡單易控。,因此，有人提

16、出用ICP-MS來進行藥物、藥物中間體以及原料藥的一般雜質(zhì)檢查工作，以取代《美國藥典》、《英國藥典》等收載的重金屬限量檢查和砷鹽的檢查方法。,中藥材質(zhì)量評價和控制,中藥材是我國的傳統(tǒng)醫(yī)藥，其質(zhì)量評價的依據(jù)之一就是中藥中的微量元素。但由于中藥具有成分復雜、微量元素含量低、形態(tài)復雜等特點，因此，對其測定方法選擇的首要條件就是要靈敏度高、選擇性好。ICP-MS問世后，因被公認為元素分析最有效的方法，而被引入到中藥微量元素的分析中。,ICP-M

17、S應用中存在的問題,ICP-MS作為一種新的分析技術，盡管在各方面都表現(xiàn)出了不凡的優(yōu)點，但其在應用中存在的問題卻不容忽視。如：信號的波動，氧化物、雙電荷離子、多原子離子、同量異位素等因素的干擾等。,信號波動解決辦法：內(nèi)標的應用對校正信號波動是行之有效的辦法，質(zhì)量數(shù)接近的被分析元素受信號波動和基體效應的影響相近，所以內(nèi)標的選擇以質(zhì)量數(shù)接近為好；而在進行多元素分析時，應用雙內(nèi)標或多內(nèi)標是較好的解決辦法，且也應選擇質(zhì)量數(shù)盡可能相近的元素作內(nèi)