如何实现ICP-MS低检出限

2/2如何实现ICP-MS低检出限？

2023-06-1519:18电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）具有高灵敏度和低背景，使其能够提供ng/L（ppt）水平的痕量元素分析。但日常要想实现低检测限，不仅是需要高灵敏的仪器。清洁的工作区域、精心挑选的试剂和良好的样品处理技术才是成功进行痕量和超痕量元素分析的关键。

本文提供了控制污染物和实现低检出限的五个实用技巧。以下建议可以在任何实验室实施，并有助于确保数据质量不会受到本可轻松预防的污染的影响。

1、选择适合的实验室分析环境

在环境、食品、制药和临床等行业中进行微量元素分析的实验室往往不需要特殊的洁净实验环境即可达到所需的方法检出限（MDL）。不过即便是普通的微量元素分析实验室，其设计和建造方式也应尽量减少元素污染源。

在集成电路制造和高纯化学品行业中，元素通常以ppt和亚ppt水平进行量测，因此半导体实验室通常会安装专用洁净室。洁净室根据每单位实验室空气体积0.1~5微米之间的各种尺寸颗粒的数量进行分类。例如国际标准化组织（ISO）3类实验室（相当于早期的美国联邦标准209E[FS209E]1类）每立方米空气中最多包含8个1微米颗粒和1000个0.1微米颗粒。ISO7级实验室（FS209E10,000级）最多包含83,200个每立方米1微米的颗粒。

ISO1~4级洁净室的建造和维护成本很高，并且只能通过严格的访问控制和工作实践来保持其额定分类。一种成本较低的替代方案是将ICP-MS安装在位于10,000级实验室内的10级小隔间中。另一种选择是将自动进样器放置在干净的保护罩中，比如高效微粒空气（HEPA）过滤层流罩。样品和标准品的制备可以在罩中进行，避免在工作台上打开时造成样品瓶和溶液的污染。

2、限制颗粒污染源

在典型的实验室中，样品污染重要来源之一是空气中的颗粒材料，因此在探寻样品污染可能的来源时，必须尽量消除实验室中的颗粒源。实验室中常见的颗粒来源包括空调装置（尤其是带有高架通风口的空调）、被腐蚀的裸露金属表面、打印机、个人电脑（PC）以及循环水冷却机，尤其是风冷式热交换机。进入实验室的鞋子、衣服和个人物品上的污垢和灰尘也可能造成污染。

通过简单的步骤可以消除或减少这些来源对污染的贡献。例如将循环水机放置在隔间；使用远程设备进行打印；入口门旁的粘性垫子可以显着减少人们鞋子上带入实验室的灰尘量。在实验室活动中使用适当的材料也有助于减少污染。出于安全考虑，在处理腐蚀性酸时通常使用手套，其中无粉丁腈手套将有助于最大限度地减少颗粒污染。总之，只要对实验室服务、设备和人员的管理方式稍加思考和关注，就可以最大限度地减少实验室中的颗粒污染，降低洁净室安装和操作的高成本。

3、尽量降低塑料器皿中元素背景

以下建议适用于在稀酸溶液中制备并稳定的ICP-MS典型样品分析实验室。如果使用其他溶剂，则需要适当调整清洁和漂洗方案的细节。

样品瓶、移液枪头和其他与样品溶液接触的实验器皿均可能是重要的污染源。酸性溶液不应制备或储存于玻璃器皿中，即使它已经预清洁过，因为酸会从玻璃中提取金属。氢氧化铵（NH4OH）和四甲基氢氧化铵（TMAH）等碱性溶剂也会从玻璃容器中提取金属。尽管塑料器皿要比玻璃清洁得多，但仍应避免使用含金属添加剂颜料的产品。建议使用由聚丙烯（PP）、低密度聚乙烯（LDPE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或含氟聚合物（PTFE、FEP和PFA）等材料制成的透明塑料器皿，以获得最佳的耐化学性和最低的污染水平。新的实验室器具在使用前应进行酸洗，以去除表面污染物和制造残留物。

聚丙烯样品瓶和离心管（15或50mL）价格低廉，基本上没有金属污染，并且是A级刻度，可用于样品制备。许多实验室制备标准品并按重量法稀释样品。锥形底的离心管由于周围配有裙边，因此可以直立于天平或工作台上，无需放置于样品架中。

4、有效的实验室器具清洁、储存和使用程序

如果实验室工作流程和样品通量允许，最好在使用前将样品瓶和试管浸泡在装有稀酸（例如0.1%HNO3）的有盖透明塑料箱中。这些塑料容器可从日用商店以相对较低的成本购买。这种预清洁方法有助于去除制造残留物，比如脱模剂，其中可能含有金属，包括Al和Zn。当然可能需要更为积极的清洁才能达到超痕量分析的最低背景水平。样品瓶等容器在使用前应在超纯水中冲洗三次。

同样的预清洁方法也可用于移液枪头，尽管在枪头盒中提供的透明吸头是无尘的，除非需要超低水平分析，否则通常不需要预清洁。酸缸不应受到严重污染，通常可以在需要更换超纯水或酸之前使用一年或更长时间。

类似的透明密闭塑料盒可用于清洁和储存ICP-MS进样系统组件，理想情况下，不同类型进样系统组件使用单独容器收纳，比如标准和惰性进样系统对应单独容器。进样系统，如石英雾室和炬管，可以在酸中浸泡，然后在使用前干燥。接口锥可以在超纯水或稀释的清洁剂（如Citranox）中进行超声处理，然后干燥并储存在密封容器中。对于受严重污染的锥体，可以使用细磨料抛光粉和尖头棉签（Q-tip）进行处理，然后在超纯水中进行超声处理。

5、使用合适品质试剂进行分析

高品质的去离子水（18MΩ.cm）对于保持痕量分析所需的低元素背景水平至关重要，特别是对于Na、Al和Fe等常见污染物。元素B和Si对于离子交换系统来说更难去除，因此要特别注意这些元素的背景水平。B或Si背景的增加可能表明需要更换超纯水系统的离子交换柱。

酸等试剂的品质需适应于被测量的微量元素水平，但一般来说，使用质量更好的酸将减少处理污染所花费的时间。获取高品质酸的可行替代方案是购买普通试剂级酸，并在实验室中使用亚沸蒸馏对其进行纯化。

使用高品质浓酸制备样品、校准标准品和质量控制标准品（QCS）时，应将少量浓酸倒入全氟烷氧基烷烃（PFA）瓶中，然后再移液到样品或标准瓶中。这将有助于避免污染瓶中的酸。一旦高品质浓酸用尽，其PFA瓶就可以被冲洗和干燥，然后成为极好的无金属容器，供后续使用。这些瓶子可用于制备和储存稀释剂，甚至可以用于低浓度水平标准加入法分