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(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室,目的和要求,1、掌握ICP-MS的特點(diǎn)2、熟悉ICP-MS的基本結(jié)構(gòu)3、了解ICP-MS的應(yīng)用,一、ICP-MS簡(jiǎn)介,電感耦合等離子體質(zhì)譜，即ICP-MS（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry），它以獨(dú)特的接口技術(shù)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(diǎn)相結(jié)合，形成了一種新型的元素和同位素分

2、析技術(shù),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(shù)。,ICP-MS作為質(zhì)譜儀離子源的優(yōu)勢(shì)在于：一、獲得了進(jìn)樣條件和樣品激發(fā)所需要的可控且無(wú)污染的高溫環(huán)境；二、將樣品快速完全地引入到一個(gè)對(duì)所有期望發(fā)生的過(guò)程都有足夠滯留時(shí)間的環(huán)境。與傳統(tǒng)無(wú)機(jī)分析技術(shù)相比，ICP-MS 技術(shù)具有更低的檢出限、更寬的動(dòng)態(tài)線性范圍、更高的分析精密

3、度和分析速度等優(yōu)點(diǎn)，并且還可以提供精確同位素信息。,該技術(shù)不僅可以通過(guò)離子的荷質(zhì)比進(jìn)行無(wú)機(jī)元素的定性分析、半定量分析和定量分析，同時(shí)能與激光采樣（LA）、液相色譜（LC）、氣相色譜（GC）、毛細(xì)管電泳（CE）、離子色譜（IC）等進(jìn)樣或分離技術(shù)進(jìn)行聯(lián)用。,ICP-MS特點(diǎn),（1）激發(fā)能力強(qiáng)（2）靈敏度高（3）檢出限低（4）線性范圍寬（5）基體效應(yīng)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(cè)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(jìn)樣法。氣體進(jìn)樣法包括氣相色譜( GC) 和化學(xué)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(yīng)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(gè)由3 層石英套管組成的炬管,炬管上端繞有負(fù)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(chǎng)。,如果通過(guò)高頻裝置使氬(Ar) 氣電離,則Ar 離子和電子在電磁場(chǎng)作用下又會(huì)與其它Ar 原子碰撞產(chǎn)生更多的離子和電子,形成渦流。強(qiáng)大的電流產(chǎn)生高溫,瞬間使Ar 氣形成溫度可達(dá)10000K的等離子焰炬。樣品由載氣帶入等離子體焰炬時(shí)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(kāi)。常用的是四極桿型,其次還有雙聚焦、飛行時(shí)間(TOF) 和離子阱型 ,其原理均與有機(jī)質(zhì)譜中所用的質(zhì)量分析器相同。,離子檢測(cè)器,離子的檢測(cè)主要使用電子倍增器和法拉第杯。法拉第杯是一個(gè)沒(méi)有增益的金屬電極,具有較高的靈敏度,可擴(kuò)展動(dòng)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(yīng)池系統(tǒng)等。為保證離子在質(zhì)量分析器等部件中正常運(yùn)行,消減不必要的離子碰撞,散射效應(yīng)和離子- 分子反應(yīng)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(jī)械真空泵和渦輪分子泵或擴(kuò)散泵組成。,2、ICP-MS工作過(guò)程,目前上市的ICP-MS的結(jié)構(gòu)和原理基本相同，可簡(jiǎn)單描述為：樣品在通道中進(jìn)行蒸發(fā)、解離、原子化、電離等過(guò)程。離子通過(guò)樣品錐接口和離子傳輸系統(tǒng)進(jìn)入高真空的MS部分。,首先，樣品通過(guò)一定的方式變成氣溶膠狀態(tài)進(jìn)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(guò)蒸發(fā)、解離、原子化、電離等過(guò)程后，絕大部分轉(zhuǎn)化成帶一個(gè)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(guò)采樣錐膨脹，由于截取錐后的提取透鏡一般為負(fù)電壓，樣品正離子被吸引通過(guò)截取錐小孔，而大量Ar原子被機(jī)械泵抽走，電子被推斥向接地截取錐而淹沒(méi)；,正離子從大氣壓等離子體進(jìn)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(jìn)入透鏡，再對(duì)正離子進(jìn)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(jìn)一步分離并撞擊儀器壁而消除；然后正離子進(jìn)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(cè)定。,定性和定量方式,（1）通過(guò)質(zhì)荷比進(jìn)行定性分析（2）半定量分析，不需要標(biāo)準(zhǔn)溶液，多數(shù)元素測(cè)定誤差小于20%3）用標(biāo)準(zhǔn)溶液校正進(jìn)行定量4）同位素比測(cè)定,半定量分析,常規(guī)定量分析(Quantitative Analysis) 中, 對(duì)于需進(jìn)行分析測(cè)量的每一種元素都必須提供標(biāo)準(zhǔn)溶液, 在完成標(biāo)準(zhǔn)曲線后才能進(jìn)行分析測(cè)定;,而ICP- MS 半定量分析不需要對(duì)所進(jìn)行分析測(cè)試的

10、每一個(gè)元素都提供標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì), 它只需以一種或幾種已知濃度的元素作為標(biāo)準(zhǔn)溶液, 以此為基礎(chǔ)對(duì)ICP - MS所能分析的所有元素或被選定測(cè)量的元素進(jìn)行測(cè)量, 從而獲得樣品中有何種元素及元素濃度的相關(guān)信息。,半定量分析準(zhǔn)確度為±30 % , 當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)曲線所選用的元素與未知樣品中元素相匹配時(shí), 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(wú)機(jī)分析技術(shù)，不僅能勝任無(wú)機(jī)藥物分析這一任務(wù)，還能將有機(jī)藥物分析轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)分析。,尤

11、其是在藥物代謝產(chǎn)物方面，LC-MS雖可被當(dāng)作識(shí)別手段，但如果沒(méi)有合適的對(duì)照品（通常是沒(méi)有對(duì)照品的），要進(jìn)行定量分析是較困難的，且放射標(biāo)記合成也費(fèi)時(shí)費(fèi)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(guān)的局限，并且不必選擇與待測(cè)物結(jié)構(gòu)相同或相似的標(biāo)準(zhǔn)物進(jìn)行定量分析。,三、ICP-MS在藥物分析中的應(yīng)用,ICP-MS已被應(yīng)用于藥物研究分析

12、領(lǐng)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(píng)價(jià)和控制等領(lǐng)域和方向。,藥物及其代謝產(chǎn)物定量分析,現(xiàn)行的含量測(cè)定方法，對(duì)含金屬或鹵素等元素的有機(jī)藥物分析之前，需要作適當(dāng)處理，這樣不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還會(huì)消耗大量樣品，特別對(duì)于生物樣品的分析而言不可取。,在ICP-MS 的應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)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(guò)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(cè)物中含有上述任何一種元素就可以用ICP-MS進(jìn)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(duì)象等方面都有許多差異。生物樣品更為復(fù)雜：微量藥物分布在大量生物介質(zhì)中，并伴有大量?jī)?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(shí)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(shuō)，ICP-MS的高靈敏度和選擇性為分析來(lái)自生物樣品中含有可被其檢測(cè)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(duì)AAS無(wú)法測(cè)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(wèn)世前建立起來(lái)的，這兩類雜質(zhì)對(duì)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(xùn)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(wú)法進(jìn)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(cè)難度，導(dǎo)致傳統(tǒng)方法重現(xiàn)性差甚至根本無(wú)重現(xiàn)性可言。而ICP-MS的分析特點(diǎn)卻可以克服以上缺點(diǎn)，并且具有較高的靈敏度，可用于分析具有復(fù)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(jiǎn)單易控。,因此，有人提

16、出用ICP-MS來(lái)進(jìn)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(guó)藥典》、《英國(guó)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(píng)價(jià)和控制,中藥材是我國(guó)的傳統(tǒng)醫(yī)藥，其質(zhì)量評(píng)價(jià)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(fù)雜、微量元素含量低、形態(tài)復(fù)雜等特點(diǎn)，因此，對(duì)其測(cè)定方法選擇的首要條件就是要靈敏度高、選擇性好。ICP-MS問(wèn)世后，因被公認(rèn)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(yīng)用中存在的問(wèn)題,ICP-MS作為一種新的分析技術(shù)，盡管在各方面都表現(xiàn)出了不凡的優(yōu)點(diǎn)，但其在應(yīng)用中存在的問(wèn)題卻不容忽視。如：信號(hào)的波動(dòng)，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(hào)波動(dòng)解決辦法：內(nèi)標(biāo)的應(yīng)用對(duì)校正信號(hào)波動(dòng)是行之有效的辦法，質(zhì)量數(shù)接近的被分析元素受信號(hào)波動(dòng)和基體效應(yīng)的影響相近，所以內(nèi)標(biāo)的選擇以質(zhì)量數(shù)接近為好；而在進(jìn)行多元素分析時(shí)，應(yīng)用雙內(nèi)標(biāo)或多內(nèi)標(biāo)是較好的解決辦法，且也應(yīng)選擇質(zhì)量數(shù)盡可能相近的元素作內(nèi)