ICP-MS是一個以質(zhì)譜儀作為檢測器的等離子體，ICP-AES和ICP-MS的進樣部分及等離子體是極其相似的。ICP-AES測量的是光學光譜（120nm-800nm），ICP-MS測量的是離子質(zhì)譜，提供在3-250amu范圍內(nèi)每個原子質(zhì)量單位（amu）的信息。還可進行同位素測定。尤其是其檢出限給人極深刻的印象，其溶液的檢出限大部分為ppt級，石墨爐AAS的檢出限為亞ppb級，ICP-AES大部分元素的檢出限為1-10ppb，一些元素也可得到亞ppb級的檢出限。但由于ICP-MS的耐鹽量較差，ICP-MS的檢出限實際上會變差，多大50倍。一些輕元素（如S、Ca、Fe、K、Se）在ICP-MS中有嚴重的干擾，其實際檢出限也很差。下表列出這幾種方法的檢出限的比較：
表3 ICP-MS、ICP-AES與AAS方法檢出限的比較（ug/L）
元素 | ICP-MS | ICP-AES | GF-AAS | F-AAS |
Ag | 0.003 | 0.3 | 0.01 | 1.5 |
Al | 0.006 | 0.2 | 0.1 | 45 |
Au | 0.001 | 0.6 | 0.1 | 9 |
B | 0.09 | 0.3 | 20 | 1000 |
Ba | 0.002 | 0.04 | 0.35 | 15 |
Be | 0.03 | 0.05 | 0.003 | 1.5 |
Bi | 0.0005 | 2.6 | 0.25 | 30 |
Ca | 0.5 | 0.02 | 0.01 | 1.5 |
Cd | 0.003 | 0.09 | 0.008 | 0.8 |
Ce | 0.0004 | 2.0 | -- | -- |
Co | 0.0009 | 0.2 | 0.15 | 9 |
Cr | 0.02 | 0.2 | 0.03 | 3 |
Cs | 0.0005 | -- | 0.04 | 15 |
Cu | 0.003 | 0.2 | 0.04 | 1.5 |
Fe | 0.4 | 0.2 | 0.1 | 5 |
Ga | 0.001 | 4.0 | 0.1 | 50 |
Hf | 0.0006 | 3.3 | -- | 300 |
Hg | 0.004 | 0.5 | 0.6 | 50 |
In | 0.0005 | 9.0 | 0.04 | 30 |
K | 1 | 0.2 | 0.008 | 3 |
La | 0.0005 | 1.0 | -- | 2000 |
Li | 0.027 | 0.2 | 0.06 | 0.8 |
Mg | 0.007 | 0.01 | 0.004 | 0.1 |
Mn | 0.002 | 0.04 | 0.02 | 0.8 |
Mo | 0.03 | 0.2 | 0.08 | 30 |
Na | 0.03 | 0.5 | -- | 0.3 |
Nb | 0.0009 | 5.0 | -- | 1500 |
Ni | 0.005 | 0.3 | 0.3 | 5 |
Os | -- | 0.13 | -- | 120 |
P | 0.001 | 1.5 | 0.06 | 10 |
Pb | 0.001 | 1.5 | 0.06 | 10 |
Pd | 0.0009 | 3.0 | 0.8 | 10 |
Pt | 0.002 | 4.7 | 1 | 6 |
Rb | 0.003 | 30 | 0.03 | 3 |
Re | 0.0006 | 3.3 | -- | 600 |
Rh | 0.0008 | 5.0 | 0.8 | 6 |
Ru | 0.002 | 6.0 | -- | 60 |
S | 70 | 9.0 | -- | -- |
Sb | 0.001 | 2.0 | 0.15 | 30 |
Sc | 0.015 | 0.09 | 6 | 30 |
Se | 0.06 | 1.5 | 0.3 | 100 |
Si | 0.7 | 1.5 | 1.0 | 90 |
Sn | 0.002 | 1.3 | 0.2 | 50 |
Sr | 0.0008 | 0.01 | 0.025 | 3 |
Ta | 0.0006 | 5.3 | -- | 1500 |
Te | 0.01 | 10 | 0.1 | 30 |
Th | 0.0003 | 5.4 | -- | -- |
Ti | 0.006 | 0.05 | 0.35 | 7.5 |
Tl | 0.0005 | 1.0 | 0.15 | 15 |
U | 0.0003 | 5.4 | -- | 15000 |
V | 0.002 | 0.2 | 0.1 | 20 |
W | 0.001 | 2.0 | -- | 1500 |
Y | 0.0009 | 0.3 | -- | 75 |
Zn | 0.003 | 0.2 | 0.01 | 1.5 |
zr | 0.004 | 0.3 | -- | 450 |
這集中分析技術(shù)的分析性能可以從下面幾個方面進行比較：
1.容易使用程度：
在日常工作中，從自動化來講，ICP-AES是zui成熟的，可有技術(shù)不熟練的人員來應(yīng)用ICP-AES專家制定的方法進行工作。ICP-MS的操作直到現(xiàn)在仍然較為復(fù)雜，盡管近年來在計算機控制和智能化軟件方面有很大的進步，但在常規(guī)分析前仍需由技術(shù)人員進行精密的調(diào)整，ICP-MS的方法研究也是很復(fù)雜及耗時的工作。GF-AAS的常規(guī)工作雖然是比較容易的但制定方法仍需要相當熟練的技術(shù)。
2.分析試液中的總固體溶解量（TDS）：
在常規(guī)工作中，ICP-AES可分析10％TDS的溶液，甚至可以高至30％的鹽溶液。在短時期內(nèi)ICP-MS可分析0.5％的溶液，但在大多數(shù)情況下采用不大于0.2％TDS的溶液為佳。當原始樣品是固體時，與ICP-AES，GP-AAS相比，ICP-MS需要更高的稀釋倍數(shù)，折算到原始固體樣品中的檢出限就顯示不出很大的優(yōu)勢了。
3.線性動態(tài)范圍（LDR）：
ICP-MS具有超過105以上的LDR，各種方法可使其LDR開展至108。但不管如何，對ICP-MS來說：高基體濃度會使分析出現(xiàn)問題，而這些問題的解決方案是稀釋。因此，ICP-MS應(yīng)用的主要領(lǐng)域在痕量/超痕量分析。
GF-AAS的LDR限制在102-103，如選用次靈敏線可進行高一些濃度的分析。
ICP-AES具有105以上的LDR且抗鹽份能力強，可進行痕量及主要元素的測定，ICP-AES可測定的濃度高達百分含量，因此，ICO-AES可以很好地滿足實驗室主、次、痕量元素常規(guī)分析的需要。
4.精密度：
ICP-MS的短期精密度一般是1-3％RSD，這是應(yīng)用多內(nèi)標法在常規(guī)工作中得到的。
ICP-AES的短期精密度一般為0.3-1％RSD，幾個小時的長期精密度小于3％RSD。
GF-AAS的短期精密度為0.5-5％RSD，長期精密度的因素不在于時間而視石墨管的使用次數(shù)。
5.樣品分析能力：
ICP-MS和ICP-AES的分析能力體現(xiàn)在其可以多元素同時測定上。
ICP-AES的分析速度取決于是采用全譜直讀型還是單道掃描型，每個樣品所需的時間為2或6分鐘，全譜直讀型較快，一般為2分鐘測定一個樣品。
GF-AAS的分析速度為每個樣品中每個元素需要3-4分鐘，可以無人自動工作，可保證其對樣品的分析能力。
6.運行的費用：
ICP-MS運行費用要高于ICP-AES，因為ICP-MS的一些部件如分子渦輪泵、取樣錐和截取錐以及檢測器有一定的使用壽命而且需要更換。
ICP-AES主要是霧化器與炬管的消耗，這和ICP-MS一樣，其使用壽命是相同的。
GF-AAS則主要是石墨管的使用壽命及其費用。
這三種技術(shù)均使用Ar氣，其消耗量是一筆相當?shù)馁M用，ICP技術(shù)的Ar費用遠高于GF-AAS。
可以看出來這些技術(shù)是相互補充的，沒有一種技術(shù)能滿足所有的分析要求，只要某一種技術(shù)稍優(yōu)于另一種技術(shù)的地方。下表是AAS、ICO-AES、ICP-MS三種技術(shù)的分析性能的簡單比較：
表4 ICP-MS、ICP-AES與AAS分析性能的簡單比較
方法類型 | ICP-MS | ICP-AES | GF-AAS | F-AAS | |
檢出限 | 絕大部分元素非常好 | 絕大部分元素很好 | 部分元素非常好 | 部分元素較好 | |
分析能力 | 動態(tài)范圍 | ||||
108 | 106 | 107 | 103 | ||
精密度（RSD） | 短期 | 1-3% | 0.3-1% | 1-5% | 0.1-1% |
長期（4h） | <5% | <3% | -- | -- | |
干擾情況 | 光（質(zhì)）譜干擾 | 少 | 多 | 少 | 很少 |
化學（基體） | 中等 | 幾乎沒有 | 多 | 多 | |
電離干擾 | 很少 | 很少 | 很少 | 有一些 | |
質(zhì)量效應(yīng) | 存在 | 不存在 | 不存在 | 不存在 | |
同位素干擾 | 有 | 無 | 無 | 無 | |
固體溶解量（Max.） | 0.1-0.5％ | 2-10％ | >20％ | 0.5-3% | |
可測元素 | >75 | >73 | >50 | >68 | |
樣品用量 | 少 | 較多 | 很少 | 多 | |
半定量分析 | 能 | 能 | 不能 | 不能 | |
同位素分析 | 能 | 不能 | 不能 | 不能 | |
分析方法開發(fā) | 需要專業(yè)知識 | 需要專業(yè)技術(shù) | 需要專業(yè)技術(shù) | 容易 | |
無人控制操作 | 能 | 能 | 能 | 不能 | |
使用易燃氣體 | 無 | 無 | 無 | 有 | |
運行費用 | 高 | 中上 | 中等 | 低 | |
根據(jù)分析溶液中待測元素的濃度來看，若每個樣品測定1－3個元素，元素濃度為亞或低于ppb級，如果被測元素要求能夠滿足的情況下，選用GF-AAS是zui合適的；若每個樣品5－20個元素，含量為亞ppm至％，選用ICP-AES是zui合適的；如果每個樣品需測4個以上的元素，在亞ppb含量，而且樣品的數(shù)量也相當大，選用ICP-MS是較合適的。
可以看出ICP-AES是比較理想的分析方法，是實驗室應(yīng)當配置的常規(guī)分析手段。如果實驗室選用了ICP-AES來取代ICP-MS，那么實驗室能配備GF-AAS。這一配置可以滿足一般實驗室對于主、次、痕量成分分析的需要。
ICP-AES法在冶金分析應(yīng)用上可能出現(xiàn)的zui大困難在于如何解決光譜干擾問題。這也是ICP分析技術(shù)發(fā)展中需要不斷解決的研究課題。
IVP-AES法基體效應(yīng)，可以應(yīng)用內(nèi)標法來解決例如霧化室效應(yīng)、試樣與標準溶液之間粘度差異所帶來的基體效益；背景較高可以采用離線背景校正，應(yīng)用動態(tài)背景校正對提高準確度也是很有效的。IVP-AES法zui大的干擾是譜線干擾，其光譜線數(shù)量很大而且光譜線干擾也較難解決。有記載的ICP-AES譜線有50000多條，元素間的譜線干擾及基體的譜線干擾也就很嚴重。因此，對某些樣品例如鋼鐵、冶金產(chǎn)品的分析必須采用使用高分辨率的ICP-AES儀器，盡量把可能干擾的譜線分開。各種分子粒子（如OH）的譜線或譜帶對某些低含量的被測元素也帶來干擾，影響其樣品分析中的實際檢出限。因此使用CCD陣列檢測器的儀器，以便準確快速地得到待測譜線及相鄰背景信息，并對分析譜線和背景進行同步測量，可實現(xiàn)離峰法測量而避開譜線干擾，或采用MSF法或IEC法扣除干擾。選擇每個元素的適宜分析條件或加入電離緩衡劑（如過量的I族元素）可以減少易電離元素的影響。
小結(jié)：
在日常工作中ICP-AES分析技術(shù)是zui成熟的，可由技術(shù)不熟練的人員應(yīng)用ICP-AES技術(shù)人員制定的分析方法來進行工作。在常規(guī)工作中，ICP-AES 可分析10％TDS的溶液，甚至可以高至30％的鹽溶液。ICP-AES具有106以上的線性范圍LDR且抗鹽份能力強，可以同時進行痕量及主要元素的測定，ICP-AES可同時直接測定0.001-60％的濃度含量。ICP-AES外加ICP-MS，或GF-AAS便可很好地滿足實驗室的分析需要。對于每個樣品分析5-20個元素，含量在亞ppm至％，使用ICP-AES是zui合適的。ICP-AES和GF-AAS由于現(xiàn)代自動化設(shè)計以及使用惰性氣體的安全性，可以整夜無人看管工作。因此，ICP儀器必將成為冶金分析實驗室的基本配置，其分析技術(shù)在冶金分析中發(fā)揮越來越重要的作用。
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