ICPMS与ICPAESAAS方法的比较

1、ICP-MS 与 ICP-AES 、 AAS 方法的比较1 ） 检测性ICP-MS 是一个以质谱仪作为检测器的等离子器的等离子体， ICP-AES 和 ICP-MS 的进样部 分及等离子体是极其相似的。ICP-AES测量的是光学光谱（120nm800nm ）, ICP-MS测量的是离子质谱，提供在3250amu范围内每一个原子质量单位（amu ）的信息，还可进行同位素测定，尤其是其检出限给人极深刻的印象 ，其溶液的检出限大部分为 ppt 级。石 墨炉 AAS 的检出限为 1 10ppb ，一些元素也可得到亚 ppb 级的检出限。但由于 ICP-MS 的耐盐量较差， ICP-MS 的检出限实际上

2、会变差多达 50 倍，一些轻元素（如 S、Ca、Fe、 K、S）在ICP-MS中有严重的干扰，其实际检出限也很差。表 1ICP-MS 、 ICP-AES 与 AAS 方法检出限的比较ICP-MS ICP-AES GF-AASF-AASTable 1 Detection limit comparison of ICP-MS ， ICP-AES and AAS （mg/L）Ag0.0030.30.011.5Ga0.0014.00.150Al0.0060.20.145Ge0.0036.03100As0.0060.90.230Hf0.00063.3-300Au0.0010.60.19Hg0.0040.

3、50.650B0.090.320 1000In0.00059.00.0430Ba0.0020.040.3515Ir0.00065.03.0900Be0.030.050.0031.5K1 0.20.0083Bi0.00052.60.2530La0.00051.0-2000Ca0.50.020.011.5Li0.0270.20.060.8Cd0.0030.090.008 0.8Mg0.0070.010.004 0.1Ce0.00042.0-Mn0.0020.040.020.8Co0.00090.20.159Mo0.0030.20.0830Cr0.020.20.033Na0.030.5-0.3Cs0

4、.0005-0.0415Nb0.00095.0-1500Cu0.0030.20.041.5Ni0.0050.30.35元素Fe0.40.20.15Os-0.13120P0.31.50.321000Sn0.0021.30.250Pb0.0011.50.0610Sr0.00080.010.025Pd0.00093.00.810Ta0.00065.3-1500Pt0.0024.716Te0.01100.130Rb0.003300.033Th0.00035.4-Re0.00063.3-600Ti0.0060.050.3575Rh0.00085.00.86Tl0.00051.00.1515Ru0.002

5、6.0-60U0.000315-15000S70 9.0 -V0.0020.20.120Sb0.0012.00.1530W0.0012.0-1500Se0.0150.09630Y0.00090.3-75Se0.061.50.3100Zn0.0030.20.011.5Si0.71.51.090Zr0.0040.3-4502 ） 分析性能A 容易使用程度在日常工作中，从自动化来讲， ICP-AES 是最成熟的，可由技术部熟练的人员来应用 ICP-AES 专家制定的方法进行工作。 ICP-MS 的操作直到现在仍较为复杂， 尽管近年来在计 算机控制和智能化软件方面有很大的进步，但在常规分析前仍需由技术

6、人员进行精密调整， ICP-MS 的方法研究也是很复杂及耗时的工作。 GF-AAS 的常规工作虽然是比较容易的，但 制定方法仍需要相当熟练的技术。B 分析试液中的总固体溶解量（ TDS ）的影响 在常规工作中，ICP-AES可分析10 % TDS的溶液，甚至可以高至 30 %的盐溶液。在短时 期内ICP-MS可分析0.5 %的溶液，但在大多情况下采用不大于 0.2 % TDS的溶液为佳。当 原始样品是固体时，与 ICP-AES ，GP-AAS 相比， ICP-MS 需要更高的稀释倍数， 这算到原 始固体样品中的检出限就显示不出很大的优势了。C 线性动态范围（ LDR ）ICP-MS具有超过10

7、 5的 LDR，各种方法可使其 LDR扩展至108。但不管如何，对ICP-MS 来说，高基体浓度会使分析出现问题，而这些问题的最好解决方案是稀释。因此，ICP-MS应用的主要领域在痕量 /超痕量分析。GF-AAS的LDR限制在102103，如选用次灵敏线可进行高一些浓度的分析。ICP-AES 具有 105以上的 LDR 且抗盐份能力强， 可进行痕量及主量元素的测定， ICP-AES 可测定的浓度高达百分含量，因此， ICP-AES 可以很好地满足实验室主、次、痕量元素常 规分析的需要。D 精密度ICP-MS的短期精密度一般是 1 %3 % RSD，这是应用多内标法在常规工作中得到的。ICP-A

8、ES的短期精密度一般为0.3 %1 % RSD，几个小时的长期精密度小于3 % RSD。GF-AAS的短期精密度为 0.55 % RSD，长期精密度的因素不在于时间而视石墨管的使用 次数。E 样品分析能力ICP-MS 和 ICP-AES 的分析能力体现在其可以多元素同时测定上。ICP-AES 的分析速度取决于是采用全谱直读型还是单道扫描型，每个样品所需的时间为2或 6min ，全谱直读型较快，一般为 2min 测定一个样品。GF-AAS 的分析速度为每个样品中每个元素需 3 4min ，可以无人自动工作， 可保证其对样 品的分析能力。F 运行费用ICP-MS 运行费用要高于 ICP-AES ，

9、因为 ICP-MS 的一些部件如涡轮分子泵、 取样锥和截取 锥以及检测器有一定的使用寿命而且需要更换。ICP-AES 主要是雾化器与炬管的消耗，这和 ICP-MS 一样，其使用寿命是相同的。GF-AAS 则主要是石墨管的使用寿命及其费用。这三种技术均使用Ar 气，其消耗量是一笔相当的费用， ICP 技术的 Ar 费用远高于 GF-AAS 。可以看出这些技术是相互补充的， 没有一种技术能满足所有的分析要求， 只有某一种技术稍 优于另一种技术的地方。表 2 时 AAS 、 ICP-AES 、ICP-MS 三种技术的分析性能的简单比 较：根据分析溶液中待测元素的浓度来看，若每个样品测定13个元素，元

10、素浓度为亚或低于ppb级，如果被测元素要求能满足的情况下，选用GF-AAS是最合适的；若每个样品520个元素，含量为亚ppm至,贝能用ICP-AES是最合适的；如果每个样品需测 4个以上的 元素，在亚 ppb 及 ppb 含量，而且样品的数量也相当大，选用 ICP-MS 是较合适的。可以看出 ICP-AES 是比较理想的分析方法，使实验室应当配置的常规分析手段。如果实验 室选用了 ICP-AES 来取代 ICP-MS ，那么实验室最好能配备 GF-AAS 。这一配置可以满足 一般实验室对于主、次、痕量成分分析的需要。ICPAES 法在冶金分析应用上可能出现的最大困难在于如何解决光谱干扰问题。这

11、也是ICP 分析技术发展中需要不断解决的研究课题。ICP-AES 法基本效应，可以应用内标来解决例如雾化室效应、试样与标准溶液之间粘度差 异所带来的基本效应； 背景较高可以采用离线背景校正， 应用动态背景校正对提高准确度也 是很有效的。 ICP-AES 法最大的干扰是谱线干扰，其光谱线数量很大且谱线干扰也较难解 决。有记载的 ICP-AES 谱线有 50000 多条， 元素间的谱线干扰及基本的谱线干扰也就很严 重。因此，对某些样品例如钢铁、冶金产品的分析必须使用高分辨率的ICP-AES 仪器，尽量把可能干扰的谱线分开。各种分子粒子（如 0H ）的谱峰或谱带对某些低含量的被测元素 也带来干扰，影

12、响其样品分析中的实际检出限。因此使用 CCD 阵列检测器的仪器，以便准 确快速地得到待测谱线及相邻背景信息， 并对分析谱线和背景进行同步测量， 可实现离峰法 测量而避开谱线干扰，或采用 MSF 法或 IEC 法扣除干扰。选择每个元素的适宜分析条件或 加入电离缓衡剂（如过量的 I 族元素）可以减少易点离元素的影响。综上所述，可以认为：在日常工作中 ICP-AES 分析技术是最成熟的，可由技术不熟练的人 员应用 ICP-AES 技术人员制定的分析方法来进行工作。在常规工作中，ICP-AES 可分析10 % TDS的溶液。甚至可以高至 30 %的盐溶液。ICP-AES具有106以上的线性范围 LDR

13、 且抗盐份能力强，可同时进行痕量及主量元素的测定，ICP-AES可同时直接测定0.001 %60 %的浓度含量。ICP-AES的短期精密度可以达到0.3 %0.5 % RSD，几个小时的长期精密度已可达到 1 % RSD 。因此， ICP-AES 外加 ICP-MS ，或 GF-AAS 便可很好地满足实验 室的分析需要。对于每个样品分析 520个元素，含量在亚 ppm 至%，使用 ICP-AES 是 最合适的。 ICP-AES 和 GF-AAS 由于现代化的自动化设计及使用惰性气体的安全性，可以 整夜无人看管工作。 因此， ICP 仪器必将成为冶金分析实验室的基本配置， 其分析技术在冶 金分析中发挥越来越重要的作用。表 2 ICP-MS 、ICP-AES 与 AAS 分析性能的比较Table 2 Analysis capability comparison of ICP-MS， ICP-AES and AAS 方法类型 ICP-MS ICP-AES GF-AAS F-AAS检出限 绝大部分元素非常好 绝大部分元素很好部分元素非常好部分元素较好分析能力 动 态 范 围108 106102103精密度（RSD ）短期1 %3 %0.3 %1%1 %5 %0.1 % 1 %长期（ 4h ）v 5 %v 3%-干扰情况 光（质