1、1X-系列 ICP-MS 初级操作在初级操作中, 我们首先要了解如何开机预热, 启动真空系统, 点燃等离子体以及进入操作模式等, 然后要了解如何编辑基本分析方法, 如何准备样品和做各种校正, 再进一步实现从开机到得到分析结果的整个过程, 初步的能够完成一些日常分析任务。2一 日常操作1. 开机预热2. 制定分析方案3. 编辑分析方法4. 点火 进入 Operate 状态5. 调节仪器最佳化6. 仪器的 Calibration7. 样品分析8. 熄火并返回 Vacuum 状态9. 完全关机二. 其他操作CCT 模式三. 常见故障与排除四. 日常维护3一. 日常操作1、 开机预热1) 检查 Ar
2、气是否足够（2 瓶）2) 打开排风，检查风量3) 打开稳压电源开关，检查电源是否稳定，观察约 1 分钟4) 打开 Ar 气钢瓶的总开关（开到最大） ，调分压至 0.6MPa(不能大于 0.7MPa）5) 取下仪器左边的盖子，从左向右打开左下方的三个电源开关6) 盖上仪器左边的盖子, 打开电脑，待自检完成后，等候约 1分钟, 双击 “Plasma Lab” 图标，进入操作软件主窗口，单击Instrument Tune,检查炬箱的三个参数：Major Sampling Depth 采样浓度Minor Horizontal 水平Vertical 垂直不在两头， “”不为 0 或最大4如果为 0, 则
3、在”Configuration”中选择标准条件下的一个已经存储的条件, 将其调出, 此时以上位置应不为 0。7）检查软件上方的炬箱调谐位置, LOAD 和 TUNE 应不为 0 或255, 如为 0, 则进入 Advanced 将其改为 100(密码为iknowwhatiamdoing 或 vgengineer), 如为 255 则与工程师联系。8）单击左上角的“ON ”键YES ，启动真空系统，等待约0.54h 不等，待“Analysis”的真空显示小于 610-7mba 时，可进行下一步操作。52、 制定分析方案1) 确定样品是否适合用 ICP-MS 分析(ICP-MS 并非万能, 主要以
4、微痕量分析为主)固体样品 0.01%液体样品 1ppm（最好100ppb）2) 确定样品分解方法（溶样方法）尽量不用 H2SO4 和 H3PO4如果用 HF 酸的话，一定要赶尽尽可能用 HNO3 或 H2O2 分解样品3) 配制工作曲线（混标）浓度之间相差 510 倍一般用 23 点标准中包含内标.两个常见错误: a).所有分析元素的浓度都一致, 这样省事, 但不科学, 应该根据不同元素的浓度范围, 制定其相应的标准溶液浓度。b).标准曲线点与点之间相隔太近, 如 2, 4, 6, 8,完全没有必要。4) 样品准备：稀释到合适的倍6数(计数一般小于 5,000,000Cps).样品必须消解彻底
5、，不能有混浊, 否则必须先用滤纸过滤, 但不要抽滤样品的固体物含量0.1%样品当中包含内标3、 编辑分析方法1) 分析软件（Plasma Lab）主窗口内容简介：1 仪器的三种状态：Shutdown 完全关机状态（机械泵、分子泵全关）OnOffVacuumn Ready 真空系统启动OnOffOperate 完全操作状态（分析状态）2 仪器软件上方显示的重要参数Neb： 雾化气压力（工作状态时 1.52.5bar）Fwd: ICP 正向功率（工作时一般为 1200-1300W）Ref: 反射功率（工作时一般10W）炬箱的调谐参数： Load 和 Tune: 不能是 0 或 255，否则有问题真
6、空： EXP：两个锥之间的真空。工作状态时约为2.00.2mba7Ana：分析完真空，预热时 Plasma Lab 软件的三个模块Instrument 仪器控制参数设置最佳化调节Technician: 仪器的后台监视与错误报警Experiment: 编制分析方法2） 编辑分析方法:1单击 Experiment Creat a New Blank Experiment Continuous OK Default Open 82 Set Up Configuration Editor 忽略, 在一般操作中, 我们不需要选择。3 Set Up Timings设置最大样品提升时间, uptake: M
7、aximum Delay(s) (3050s)94 Set Up Analyte 选择分析元素（包括内标元素）5 Set Up Acquisition Parameters(数据采集条件)一般选择 Main Peak JumpCnannels=3改变 Sweeps 使采集时间在合适的范围内, 一般Acquisition Time=1060 秒106 Set Up Internal Standards先定内标 Technique 选定内标元素117 Set Up Isitope Ratio 忽略8 Instrument Calibrations 忽略9 Calibrations Method M
8、ethod Fully Quant10 QC Setup 忽略, 在基本操作中不介绍。1211 Sample list Sample list 增加一个样品12 Sample list Fully Quantitare Concentrations 设置标准点的浓度13 单击左上角的 Files Save As 选定文件名和子目录 Save 方法编制完毕。4、 点火 进入 Operate 状态1 检查 Ar 气是否足够，标准和样品是否备好2 打开水循环开关，观察压力和温度是否正常3 装好蠕动泵管，压下泵管夹134 确认排风工作正常5 把进样毛细管插入纯水中6 单击 ON YES，此时仪器将自动
9、进入 Operate 状态 5、 调节仪器最佳化1 将进样毛细管放入 1ppb Tune Solution2 单击 Instrument Tune检查炬箱的三个参数：Major Sampling Depth 采样浓度Minor Horizontal 水平Vertical 垂直不在两头， “”不为 0 或最大3 检查 Global 下面的检测器电压Analogue Detector: 1800V-2500VPC Detector:30004500V 4 调节 Tune Minor 下的炬箱位置，使显示的信号最大，一般用（Co59,In115 和 U238 来看）5 调节 Tune Minor 下
10、的 Nebulizer 使信号最强，RSD 最小146 可以检查其它离子镜是否在最佳位置，然后 Save 条件。156、 仪器的 Calibration:Mass CalibrationDetector Cross CalibrationDetector Plea?all Calibration1 做 Mass Calibrationa. 将进样毛细管放入 1ppb Tune Solution 中，调节最佳化。b. 单击 Experiment Open An Exiting Experiment OK 选择 Instrument Calibration 子目录 选择Mass Calibrati
11、on Openc. 单击 Sample List Sample Listd. 增加一个样品（注意样品类型为 Instrument Setup）e. 单击样品最左边方框使其变黑 单击样品表上方的 Show Advanced 单击样品表下方的 Instrument Calibration 在 Mass Calibration 前的方框内打一般选择Update Mass Calibrationf. 单击 Queue 键 Append OK 开始进行质量标准g. 待其完成后，单击 OK，如果样品变为黄色，则成功.162 做 Detector Cross Calibrationa. 确认仪器已处于最佳化
12、b. 将进样毛细管放入 2030ppb Tune Solution 中c. 单击 Experiment Open an Exiting Experiment OK Instrument Calibration 子目录 Mass Calibration Opend. 单击 Sample List Sample liste. 增加一个样品，单击左边使其变黑f. Show Advanced Instrument Calibration Detector Calibrationg. 单击 Queue Append OK 即开始进行177、 样品分析1 打开已经准备好的分析的方法2 单击 Queue A
13、ppend OK 然后按照提示将进样毛细管放入相应瓶中，单击 Continue 进行测定8、 熄火并返回 Vacuum 状态1 确认所有样品已分析完成2 单击 Off YES3 松开蠕动泵管夹4 冷却约 5min 后，关闭循环水5 关闭电脑 9、 完全关机1 确认短时间内没有样品, 一般每周测定一次以上请不要关机。2 单击 Off YES, 此时仪器会关闭机械泵和分子泵 , 等侯30 分钟以上.3 关闭电脑.4 取下仪器主机的盖子, 从由向左依此关闭仪器左下方的三个电源开关.5 关闭排风开关.186 关闭稳压电源开关.7 关闭配电盘开关.二. 其他操作仪器的其他操作主要包括: 碰撞室技术, X
14、I 接口, 冷等离子体屏蔽技术, 热等离子体屏蔽技术, 有机进样技术, 色谱联用技术, 激光进样, 膜去溶进样等.这些技术的逐渐使用, 极大的拓宽了 ICP-MS 的应用范围, 这些使用都要以日常操作部分为基础, 最大的不同只是在调节仪器最佳化上, 编辑分析方法, 分析样品和各种校正都是基本相同的, 由于时间原因, 本次我们只介绍 CCT 的操作步骤.1. 碰撞室技术(CCT)CCT 技术的主要作用是减少多原子离子的干扰, 其原理在仪器结构部分已经介绍, 通过不同种类气体的引入, 能够使质量数80 以下(包括 80)的多原子离子的干扰程度得到极大的降低, 从而提高灵敏度和准确性, 具体的操作步
15、骤如下(以 7%氢+93%氦混合气为例).1 打开 He 气钢瓶（要求纯度99.999%的）调气压至0.1MPa.2 在 Instrument Configurations 中选择标准模式，调19出一组参数.3 按正常模式点燃等离子体，进入 Operate 状态.4 将进样毛细管插入 1ppb 调节液中, 检查标准条件下的信号情况, 如灵敏度, RSD 等.5 在 Instrument Tune Add Gas 中打开 CCT1 的气体，调流量至 7ml/min，等待约 10min.6 将进样毛细管插入 1ppb In 溶液中.7 在 Instrument Configurations 选择C
16、CT Ch1,然后在下面的选框内打的位置重新打.8 调节碰撞气流量和仪器参数，使在纯水中 Ar（80）的计数小于 200，同时 In 的灵敏度大于 20000/ppb.9 编辑分析方法，选择数据库为 Default CCT.10分析样品.11在 Tune 中取消 80 和 56 等严重干扰的质量数.12返回标准模式.13熄火20三. 常见故障与排除问题一：点火时显示 RF 错误原因 1：点火时氩气压力降低，检查氩气气路，在打开冷却气时压力是否下降，将钢瓶阀门开到最大。原因 2：炬箱位置处于 0 位，往往在完全关机又重新开机时出现，此时调一组以前存储的参数即可。问题二：点火时显示水流太低原因 1
17、：水循环未打开（检查压力，温度） 。原因 2：等离子体门没关好。原因 3：电源中 J19 接触不良。问题三：不点火原因 1：匹配箱调谐位置（Load 和 Tune）在 0 和 255。原因 2：分析室真空为 1E10-8。问题四：无信号21原因 1：检测器高压为 0（往往在完全关机又重新开机时出现） ，设置高压后即可正常。原因 2：分析室真空为不够。问题五：在空调压缩机启动关闭时，重质量 RSD 较差，轻质量正常原因 1：仪器室湿度不稳定，用大于 50L/天的除湿机可以解决。问题六：突然停电后重新开机，真空系统直接启动，但无真空显示原因 1：仪器自动记录关机时的状态，此时需要先用 OFF 关掉
18、真空，过 20 分钟后重新点击 ON 即可。四. 日常维护1. 每次点火前检查蠕动泵泵管, 看是否有损伤和过度磨损。2. 定期检查锥, 看是否需要清洗。3. 检查雾化器, 看是否被堵。4. 定期检查炬管, 主要是中心管, 以确保无损坏。5. 每半年检查更换一次机械泵泵油。6. 定期清洗两个空气过滤网。227. 定期检查排风风量, 以确保风力充足。8. 定期检查地线, 以确保小于 4 欧母。9. 定期检测零线与火线之间的电压, 确定在点火状态下小于交流 5伏。X-系列 ICP-MS 中级操作在了解初级操作的前提下, 通过完成中级操作中的各个试验, 进一步了解仪器的软件功能, 熟悉常用的各类干扰校
19、正方法的原理和应用。23实验 A: 在没有干扰校准下测得分析数据实验 B: 用理论方法手动进行校准计算实验 C: 通过 PLASMALAB 用理论方法进行校准实验 D: 通过 PLASMALAB 用间接经验公式进行校准实验 E: 通过 PLASMALAB 用直接经验公式进行校准在这些实验里, 我们将使用不同的方式来进行干扰校正, 在实验A, 我们将使用理论方法进行校准, 但是我们仍然要监视 Cl 和 ClO的信号, 以便后来的实验能够进行经验校准 ,所有测定的数据都是采用 Xi 接口。实验 A: 在没有干扰校准下测得分析数据步骤 1:编辑分析数据库(Analyte Database)步骤 2:
20、内标元素24步骤 3:选择分析元素和数据采集条件(Acq. Parameters)步骤 4:设置校准方法步骤 5:建立样品清单步骤 6:输入标准溶液浓度步骤 7:采集实验数据并观察结果步骤 8:内标元素校准需要准备的溶液:1. 内标元素: 50ppb 的 Sc 或 20ppb 的 In。2. 准备标准溶液:a). 2%硝酸的空白b). 250 ppb 的 V 标准(2% 硝酸介质)3. 准备三个样品溶液:a). 空白溶液包含 1000 ppm 的 Clb). 样品溶液包含 1000 ppm 的 Cl 和 20 ppb 的 Vc). 样品溶液包含 1000 ppm 的 Na 和 25 ppb 的
21、 V步骤 1:编辑分析数据库(Analyte Database)在第一次做环境实验研究时,我们需要编辑分析数据库(Analyte Database)1. 在软件主窗口下,单击 File, Open 然后选择 Analyte Database,选择 Default Database.252. 我们需要定义一些新的多原子成分,以便在这个实验中能够观察到 ClO, 单击左边的 Polyatomics 然后在元素周期表中单击 Cl和 O,再单击 OK. 选择质量数 53 作为 Cl 的缺省设定。保存并关闭 Analyte Database3. 另外一个需要改变的是在周期表的上方的扫描和跳过区间,通过改
22、变每一段跳过的范围使 Cl35 和 37 包含在扫描区间内.红色的区域是跳过的部分,绿色部分是扫描部分.步骤 2: 加入内标元素26(Internal Standard)内标元素的加入有两种方式:a): 在线加入法, 通过一个微型三通和两根泵管,在进样的同时与内标溶液混合.b): 在配制样品和标准的同时把内标加入到相应的容量瓶中,注意空白也要加内标。本次实验选择 Sc 为内标。步骤 3: 选择分析元素和数据采集条件(Acquisition Parameters)1. 建立一个新的空白的分析方法(Experiment),注意使用我们新建立的分析数据库, 在 Setup 页面下选择 Analyte
23、s 和 Acquisition Parameters, 如下图所示, 我们选择 Cr52 来测定 Cr, 然后在多组分清单(Polyatomics List)中选择质量数 53 来观察 ClO 的干扰, 选择 V, Cr, 和 Cl 为分析元素, Sc 为内标。2. 选择数据采集条件(Acquisition Parameters), 如下图所示, 由于我们已经编辑过扫描和跳过的区间,因而我们可以在 Survey scan 中观察到 ClO27在质量数 53 处的干扰。步骤 4: 设置校准方法(Calibration Method)1. 在 Calibration Method 中, 我们只定义
24、 V 为全定量校准(Fully Quant Calibration), 后面我们将定义 Sc 作为内标元素, 分析元素 Cr 和 Cl 的测定只是用来确定干扰的计算。步骤 5: 建立样品清单(Sample List)在这个实验中, 我们要用一个空白和一个 250 ppb 的标液来建立一个 V 的两点校准方法, 然后分析 1000 ppm Cl 但不包含其他元素的溶液, 这将显示 ClO 的干扰程度, 然后分析一个含有 25 ppb V 和1000 ppm Cl 的样品和28一个 25 ppb V 和 1000 ppm Na 的样品, 用以观察 ClO 的干扰和物理干扰。步骤 6: 输入全定量浓
25、度设置 V 的标准浓度为 250 ppb。步骤 7: 测试样品并观察结果1. 按正常顺序点火,调节仪器最佳化,然后测定此方法中的所有样品和标准, 然后我们可以观察谱图和数字结果, 为了确定1000 ppm Cl 中的 ClO 干扰, 我们在谱图结果中打开硝酸空白和 1000 ppm 的 Cl 空白 , 并把两个样品的谱图叠在一起, 此时我们可以观察29到在 51 和 53 处的 ClO 干扰。可以看到, 黑色的是 2%HNO3, 红色的是 1000 ppm Cl, 可以看到在 51 处, ClO 干扰 V 的测定, 在 53 处干扰 Cr 的测定, 但是 Cr 还有一个 52 的同位素可以用来
26、分析。2. 观察数据结果中的浓度, 前两个样品是空白和 V 标准, 他们的回读结果是准确的, 因为我们只用了两个点来校准。 含有 1000 ppm 的 Cl 的样品给出了正的 V 的结果, 那是由于 ClO 在 51 处的干扰造成的, 在这个例子里我们先不采用任何干扰校正方法。30可以看到, 250 ppb 的 V 的回读浓度是 250 ppb, 1000 ppm Cl的空白的读数是 15 ppb, 很显然这由于 ClO 的干扰造成的, 20 ppb加 1000 ppm Cl 的读数是 36 ppb, 误差非常大, 在含有 1000 ppm Na 的 V 标准溶液里, 25 ppb 所测得的结果是 21 ppb, 这并不是Na 的干扰造成的, 而是由于大量的 Na 存在对 V 产生了抑制效应, 因而使结果偏低, 这种影响可以通过内标来进行校准。步骤 8: 使用内标校准
