La espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente en tiempo de vuelo (tof - ICP - ms) es una tecnología de análisis de elementos de alto rendimiento basada en un analizador de masa de tiempo de vuelo, que puede realizar la detección simultánea instantánea de isótopos en todo el rango de masa. En comparación con el ICP - MS tradicional de cuatro polos, la tecnología de espectro completo muestra ventajas significativas en el análisis rápido de múltiples elementos, el procesamiento de señales transitorias y la determinación de la relación isotópica.
I. principios de funcionamiento
1. ionización y transmisión
La muestra entra en plasma de alta temperatura (~ 8000k) a través del atomizador, y después de la ionización, se extrae al sistema de vacío a través del Cono de interfaz (sampler / skimmer cone).
2. separación de calidad y detección
Analizador de masa de tiempo de vuelo (tof): después de acelerar el campo eléctrico, los iones entran en el tubo de deriva sin campo con la misma energía cinética. los iones de pequeña masa tienen un tiempo de vuelo corto y un tiempo de vuelo largo. la separación de masa se realiza mediante la detección de diferencias de tiempo de vuelo.
Adquisición simultánea de todo el espectro: un solo pulso (nivel μs) puede capturar señales iónicas en todo el rango de masa (como Li a u) para evitar el retraso de tiempo en el escaneo de la barra cuádruple.
3. procesamiento de datos
El tiempo de llegada de todos los iones se registra a través de un convertidor digital de alta velocidad (adc), combinado con la curva de calibración para convertir el tiempo en relación masa - carga (m / z) y generar un espectrómetro de masas completo.
2. ventajas de rendimiento básico
| Parámetros | TOF-ICP-MS | Cuadrupolo ICP - MS |
| Modo de detección | Detección simultánea de todo el espectro (adquisición simultánea de todos M / z) | Escaneo secuencial (medición punto a punto) |
| Velocidad de análisis | Más de 50.000 espectros por segundo | 10 - 20 masas por segundo |
| Rango dinámico | 10 - 10 (pulso único) | 10 (necesita escaneo segmentado) |
| Precisión de la relación isotópica | ≤ 0,1% RSD (corto plazo) | ≤ 0,3% RSD (limitado por la velocidad de escaneo) |
| Análisis de señales transitorias | Soporte de pulso único (como ablación láser, análisis de partículas únicas) | Se necesitan múltiples escaneos para perder fácilmente los detalles de la señal |
III. escenarios de aplicación típicos
1. análisis rápido de múltiples elementos
Monitoreo ambiental: detección simultánea de trazas de metales pesados (as, cd, hg, etc.) en cuerpos de agua y suelos, y una sola inyección de muestra para completar el análisis de más de 30 elementos.
Biomedicina: detección de alto rendimiento de elementos esenciales / tóxicos (fe, zinc, plomo) en suero y tejidos.
2. análisis de señales transitorias
Ablación láser (la): imagen de distribución de elementos en la microzona mineral, resolución espacial inferior a 10 micras.
ICP - ms de partículas únicas (spicp - ms): determinación de la concentración cuantitativa y la distribución del tamaño de las partículas de nanopartículas (ag, tioš).
3. análisis de la relación isotópica
Geocronología: determinación de la relación isotópica u - PB y Sr - nd, con una precisión comparable a la del ICP - MS receptor múltiple (mc - ICP - ms).
Trazabilidad de la seguridad alimentaria: huellas dactilares isotópicas de plomo y estroncio rastrean el origen del vino y el café.
IV. composición de la estructura del instrumento
| Módulo | Funciones y tecnologías clave |
| Sistema de inyección de muestras | Atomizador de alta precisión), Cámara de niebla giratoria, resistente al ácido HF (opcional) |
| Fuente de iones | Generador de radiofrecuencia autoexcitado, con una potencia de 1,2 - 1,6 kw, equipado con una interfaz de tres conos para reducir el ruido de fondo |
| Analizador de masa | TOF de aceleración ortogonal, resolución de masa superior a 6000 |
| Detector | Detector de doble modo (modo analógico / conteo), rango dinámico que cubre 1 - 10 CPS |
| Procesamiento de datos | Algoritmos de deconvolución en tiempo real para eliminar la interferencia de masa (como el impacto de Ar CLL en as) |