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如何消除ICP-MS基體干擾

嘉峪檢測網(wǎng)        2021-07-14 22:30

整天聽人說基體干擾,基質(zhì)干擾這類的,可你真的追問什么是基體,恐怕沒幾個(gè)人能說明白?;w干擾分兩部分:物理性干擾和質(zhì)譜干擾。后者通常導(dǎo)致假陽性,隸屬于專屬性內(nèi)容,今天重點(diǎn)說的是物理性干擾。

 

ICP光源由于ICP溫度高和電子數(shù)密度高的原因,基體效應(yīng)較小。但是,對(duì)于基體成分復(fù)雜的樣品,當(dāng)基體含量與待測元素濃度相差很大時(shí),將會(huì)產(chǎn)生各種干擾效應(yīng),使ICP光譜儀分析檢測限提高,選擇性變差。

 

所謂基體效應(yīng)主要指共存組分對(duì)分析元素信號(hào)的影響,只有當(dāng)基體與待測組分共存時(shí)才表現(xiàn)出來,不具有加和性。基體效應(yīng)的存在會(huì)導(dǎo)致分析結(jié)果的準(zhǔn)確度變差。基體效應(yīng)包括光譜和非光譜的基體效應(yīng)。光譜的基體效應(yīng)是指ICP放電中連續(xù)背景發(fā)射。它是隨等離子體操作條件,引入樣品溶液的成分、酸度、粘度和表面張力改變而發(fā)生變化的。

 

觀察到光譜背景與進(jìn)樣量的比值隨進(jìn)樣量的降低而有一定程度的增加。由于連續(xù)背景發(fā)射可能使分析線強(qiáng)度測量值產(chǎn)生正的偏差,因此對(duì)連續(xù)背景發(fā)射進(jìn)行校正是必要的。非光譜的基體效應(yīng)也是與分析物、干擾物的性質(zhì)、操作參數(shù)、儀器類型及進(jìn)樣方式等多種因素有關(guān)。

 

由于有機(jī)溶劑廣泛用于稀土的分離,以及對(duì)ICP光譜信號(hào)有一定的增敏作用,ICP光譜儀分析中常常有有機(jī)溶劑基體。有機(jī)溶劑也會(huì)帶來基體效應(yīng)。有機(jī)溶劑導(dǎo)入ICP不僅會(huì)導(dǎo)致等離子體的激發(fā)特性,也會(huì)影響高頻發(fā)生器及矩管的壽命;有機(jī)溶劑對(duì)輸液管的要求也比水溶液高,既要求有高的抗溶劑腐蝕能力,又要求有足夠的柔軟性以便與蠕動(dòng)泵相連。有機(jī)溶劑對(duì)激發(fā)溫度雖未產(chǎn)生明顯影響,但增大了待測物的傳質(zhì)效率,且有利于待測物電離,所以有一定增敏作用。

 

雖然有機(jī)溶劑對(duì)稀土元素ICP光譜有一定增敏效應(yīng),但導(dǎo)入量太多會(huì)造成ICP放電不穩(wěn)甚至猝滅,以及試劑分子熱解產(chǎn)物產(chǎn)生大量發(fā)射線造成的光譜干擾等咖。樣品中的酸及有機(jī)物有時(shí)也采取去溶裝置在進(jìn)入ICP之前冷凝除去。

 

基體的抑制作用一方面是由于高濃度的基體存在增大了分析溶液的黏度和表面張力,降低了傳輸速率,從而降低分析信號(hào)。另一方面可能是阻擋效應(yīng)的結(jié)果,即大量基體的存在阻擋了分析物粒子與電子的碰撞激發(fā),降低了激發(fā)幾率,這些干擾因素是同時(shí)進(jìn)行的。

 

干擾因素

 

1、在等離子體放電過程中,基體元素的激發(fā)、離子化需要消耗一定能量,由于能量消耗引起了激發(fā)溫度下降,導(dǎo)致了待測元素檢測結(jié)果偏低;

 

2、激發(fā)溫度的下降,導(dǎo)致譜線強(qiáng)度的減弱,從而產(chǎn)生基體抑制效應(yīng)。

 

基體抑制效應(yīng)的原因可能是:大量基體進(jìn)入等離子體,將消耗能量有限的ICP總能量的一部分。使待測元素粒子獲得激發(fā)能的機(jī)會(huì)減少;激發(fā)態(tài)的待測元素質(zhì)點(diǎn)與激發(fā)態(tài)的基體質(zhì)點(diǎn)之間可能發(fā)生能量的轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致前者激發(fā)幾率的降低,這種物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)移既與基體的濃度,又與基體的光譜性質(zhì)有關(guān);

 

3、Ar亞穩(wěn)態(tài)原子在ICP光源中的激發(fā)占有重要地位,因此,總激發(fā)能(激發(fā)能+電離能)接近Ar亞穩(wěn)態(tài)原子的激發(fā)能的那些基體元素(如ca)可能成為待測元素質(zhì)點(diǎn)從Ar亞穩(wěn)態(tài)原子中取得能量的最大障礙。

 

基體干擾的消除

 

1、標(biāo)準(zhǔn)加入法

 

對(duì)于組成復(fù)雜的樣品共存元素濃度的變化往往引起背景水平的變化,共存組分的線光譜和帶光譜及各種形式的雜散光會(huì)使背景信號(hào)移動(dòng)。標(biāo)準(zhǔn)加入法是一種不需要預(yù)先了解樣品基體的光譜而又能夠校正這些干擾和基體效應(yīng)的方法,傳統(tǒng)的外推值標(biāo)準(zhǔn)加入法的缺點(diǎn)在于ICP的背景等效濃度BEC較高且不穩(wěn)定。

 

2、預(yù)分離及預(yù)富集

 

對(duì)基體進(jìn)行分離,對(duì)待測元素進(jìn)行預(yù)富集不僅可以提高分析靈敏度、改善檢出限,更重要的是有助于消除和減小基體對(duì)分析元素的光譜干擾和非光譜干擾。

 

3、基體匹配法

 

所謂基體匹配法,就是使用來建立工作曲線的標(biāo)準(zhǔn)溶液與分析樣品溶液的主成分濃度和酸濃度匹配的方法。由于主成分相似,其對(duì)分析元素的非光譜干擾相似,用匹配的方法就可以扣除基體或主成分的非光譜干擾,在ICP-AES分析中應(yīng)用比較普遍。

 

實(shí)際上很多樣品,就是需要高基體進(jìn)樣。我們一般有幾個(gè)對(duì)策:

  

1、基體匹配與標(biāo)準(zhǔn)加入法。

 

這種方法是讓線性去接近樣品基體甚至與樣品基體一致。效果不錯(cuò)但有點(diǎn)小麻煩。

   

2、 稀釋與消解。

 

如果限度足夠大的話,就能保證足夠的稀釋倍數(shù),再嚴(yán)重的基體干擾都會(huì)被消除。當(dāng)然,缺點(diǎn)也正是很多時(shí)候并不能稀釋那么多倍數(shù)。消解可以降低樣品的粘度,將有機(jī)物分解或部分分解成為小分子,是要給予充分重視的環(huán)節(jié)。

     

3、內(nèi)標(biāo)校正。

 

除了標(biāo)準(zhǔn)加入法之外,其實(shí)沒有一種方法可以真的讓基體效應(yīng)消除。內(nèi)標(biāo)校正的含義是:既然基體效應(yīng)難以消除,那我就找一個(gè)與待測元素行為相似的內(nèi)標(biāo)去盡可能的消除基體干擾的影響。這種方法是最普遍,最重要的方法。

 

當(dāng)然,有很多特殊的例子,比如說某些基體會(huì)選擇性得絡(luò)和某些元素。除了以上三種對(duì)策,可能還要去考慮進(jìn)樣的細(xì)節(jié)處理問題,并且調(diào)節(jié)一些儀器參數(shù)配合解決。

 
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來源:Internet

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