ICPMS近年来最重要的进展有哪些？

　　分析测试百科讯 在Spectroscopy 创刊30周年之际，Spectroscopy邀请了一个ICP-MS专家小组，专家们从ICP-MS技术最重要的进展、微电子和微流控技术的影响、低检出限推进样品制备的发展等方面进行了总结，并分析了应用进展方面的进展，如纳米颗粒分析、金属组学和其它生物医学应用、质量流式细胞仪、地质年代学等，专家们还对面临的挑战进行了介绍，对未来可能的发展方向进行了预测。本文，让我们来围观一下ICP-MS近年来有哪些重要的进展。

　　电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）和电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）长期以来在地质等领域都是很有魅力的中流砥柱。 ICP-MS也在进入前沿研究领域，比如现在热门的金属组学和纳米颗粒分析领域。

最重要的进展

　　碰撞反应池技术 消除四极杆光谱干扰

　　当被问及，“在过去的5 -10年，您认为这项技术及仪器中最重要的进展是什么？”，专家们的回答中，用于消除四极杆光谱干扰的碰撞反应池技术高居榜首。

　　杜邦公司的子公司Chemours分析的首席研究员Craig Westphal说：“使用碰撞反应池[CRC]技术，虽然不能完全消除，但已经能够消除大部分测试过程中的光谱干扰，其成本低廉，经济实惠，已被很多实验室选择。特别是，使用动能判别作为一种通用的干扰消除模式耦合，在可用性的进步（如改进的自调节和更好的软件接口），在许多实验室已将ICP-MS作为常规技术。”

　　美国食品和药物管理局（美国FDA）化学家Traci A. Hanley指出：“直到引入碰撞反应池，获得数据矩阵的质量都是有限的，因为在线干扰消除是不可能的。获得更高质量数据的唯一途径是通过离线样品预处理或数学干扰校正公式。”

　　美国印第安纳大学副研究员Steve Ray表示同意，并表示，这一发展所带来的影响是难以预估的。

　　三重四极杆ICP-MS 进一步提高碰撞反应池的干扰消除能力

　　ICP-三重四极杆质谱系统消除了第一四极电离矩阵。感兴趣的分析物然后进入的CRC，其中，同量异序和多电荷的干扰可以被删除或者被分析物可以反应到不同的质量之前的第二四极过滤质荷比（M / Z对应于感兴趣分析物）。在加入第一个四极矩阵去除允许在CRC反应是矩阵独立，并产生一个可重复的和强大的反应。通过这一系列，背景信号即使不消除，也大大降低。

　　比利时根特大学分析化学资深教授Frank Vanhaecke解释了这个设定的价值。“虽然一开始很明显，是串联的ICP-MS（也称为三重四极杆ICP-MS）提供了增强在离子-分子化学程序中的反应单元控制，现在认识到，双混合选择的优势（之前，可以利用在一个完全不同的方式，以及反应池后），“他说。“识别经由产物离子扫描时离子-分子反应形成的离子是如此简单，时下，相当复杂的反应产物的离子如Ti（NH 3）6 +（用NH 3作为反应气体）或48 TIF2（CH 3˚F ）3 +（用CH 3。F作为反应气体）可被识别为提供检测和无干扰的条件下，最低限度的那些离子。“结果，串联的ICP-MS不只是碰撞反应池的ICP-MS的一种改进形式。”

　　太平洋西北国家实验室环境分子科学实验室首席技术官David Koppenaal认为，CRCs和ICP-三重四极杆是重要进展，但也指出其局限性。“CRC技术的缺点是，他们在许多情况下是元素或同位素特定的，因此在所有的干扰中不是通用的。如果离子能量和离子能量差更好，可以实现精确控制，动能判别方法可能更加有效和普遍的（至少对于所有多原子离子干扰）。”

　　半导体（CMOS）电路——基于互补金属氧化物的新检测技术

　　亚利桑那大学化学与地球科学系伽利略教授Bonner Denton引用另一项创新：基于互补金属氧化物的新检测技术——半导体（CMOS）电路。“我强烈感觉到这些新的探测器将取代光学光谱中的电荷耦合器件（CCD）和电荷注入装置（CID），和质谱中传统的法拉第杯和离子倍增器，”并指出，目前已经有两家仪器公司使用CMOS探测器，其中一个可同时观察从锂通过铀的所有质子。

　　ICP-TOF-MS 用于纳米颗粒分析和成像

　　ICP-TOF-MS仪器也榜上有名。Vanhaecke说：“高速ICP-TOF-MS也在分析化学的发挥着重要的作用，如纳米颗粒分析和成像，即用于映射生物组织或其他天然或人造材料元素的分布。”此外，它在质谱流式细胞仪的发展中至关重要。“质谱流式细胞仪是基于ICP-TOF-MS，但是提供了分析化学领域之外一个完全不同领域的科学。”

微电子和微流控技术的影响

　　“随着电子产品的精细化，降低成本和尺寸，并提高效率是一定的，” Ray说。“流体的发展，即使没有微流控芯片，可能对ICP效果也很显著。也可能有在ICP仪器仪表，自动化和可重复的机器人样品处理显著地提高了再现性和精确度，并成为该实验室一个不可或缺的组成部分。

　　Koppenaal指出，等离子源的仪器从低检测线和加强仪器重复性上受益匪浅。肯定从努力缩小和ruggedize仪器的足迹受益匪浅。“这部分是由金融驱动，与制造成本和效率有关，但一部分也得益于技术因素。由于低水平样品和矩阵的引入，仪器操作和数据质量得到了改善。 随着色谱和流体处理技术的提高，每分钟流量已经从毫升降到微升，数据质量随之提高，需求试剂量降低，废物残留量减少，并且仪器的印记也变得更小。微电子和探测器阵列技术的出现，影响是巨大的。

　　Hanley说，电子技术的进步几乎总是伴随着仪器的改进。特别是纳米颗粒和单细胞分析受益于利用微电子技术快速获取数据和提高数据存储能力。“如今，市场上有许多ICP-MS仪器的扫描时间足够快，可以迅速解决单纳米粒子事件。这在几年前是不可能的。“改进的电子技术使得ICP-MS有可能探测十亿分之一纳米颗粒，这是其他仪器分析技术不可能实现的。”

　　单细胞分析领域的发展也受益于微流控技术的进步。“微流控芯片与ICP-MS检测接口之间的协同关系，允许用快速和灵敏的数据采集分析最小体积的溶液，”她说。“这在许多生物的应用程序中是极为重要的。”

　　Denton从微电子联的进步回到了CMOS技术。“很明显，微电子行业孕育了CMOS技术。尽管CMOS工艺本身已经存在了很多年，甚至利用CMOS的阵列检测器已经推出多年，但是提供高品质的分析数据所需的性能直到最近才得以实现。这些新的探测器显著优于已使用近20年的CCD和CID。“

低检出限推进样品制备的发展

　　专家小组还谈到，改善ICP检出限，推动了样品制备技术和设备的发展。检测到目标物的水平越低，污染物可以被检测到的水平也越低。“对环境污染是在非洁净室环境下进行的大多数分析的限制因素，ICP-MS仪器是足够敏感的，” Westphal说。

　　Ray同意以上观点。“更多的技术，ICP-MS极低的检测限已经推动了可用的试剂和耗材的纯度的要求，塑料、玻璃、甚至一次性样品制备材料必须是没有微量金属污染的，更不用说对溶剂的要求，如硝酸。”

　　Hanley说，对于超痕量分析，不只超净试剂是必要的，一个洁净室也是必须的，并且如果样品制备可在封闭的环境中进行更好。“除了在超洁净的环境中使用超净试剂，在封闭的环境中样品自动制备也是一种技术，进一步降低样品污染的可能性。”

　　Koppenaal指出，现在样品制备和导入方式有一种自动化的的趋势。“自动化、空白水平和可重复性可以更好的控制和维护，这又允许分析更小的样品类型，以及较大的样本数”。

　　“对于样品制备技术如微波消解、样品重量控制（以尽量减少在密闭容器中消解压力增加）依然存在，尽管更多的使用‘自我发泄’微波容器，以增加试样重量常见的样品前处理技术。”Westphal补充说。

　　Westphal就这一点更深入地谈到，“理想情况下，我们希望完全消除样品制备，直接进行样品分析（如激光烧蚀[LA]）。虽然在这方面已经取得了进展，激光烧蚀使用率整体增长。“但是通过LA-ICP-MS分析固体样品，与ICP-MS标准水平看齐还需要很长的时间。”

　　所有这些ICP-MS仪器的发展中，也带来了一些研究领域的增长。ICP-MS起到关键作用的重点领域包括金属组学、形态、纳米、新材料、年代学和质谱流式细胞仪等。