草莓视频iOS

     電(dian)感耦(ou)合等(deng)離(li)子體質譜儀(ICP-MS)及電(dian)感耦(ou)合等(deng)離(li)子體發射光(guang)譜儀(ICP-OES)在某些(xie)領域(yu)例(li)如(ru)地質學，始(shi)終(zhong)扮演著獨具(ju)魅力的(de)角色(se)。時至今(jin)日，ICP-MS仍然活(huo)躍在新進展的(de)前沿，在某些(xie)熱點領域(yu)如(ru)金屬(shu)組學和納米顆粒分析方面繼續(xu)大放異彩。

     為慶祝《Spectroscopy》創刊30周年，該刊特邀幾(ji)位ICP-MS專家就ICP-MS的近期(qi)技術進展、存在(zai)的挑(tiao)戰和(he)未(wei)來發展方(fang)向做了一(yi)個綜述，以饗(xiang)讀(du)者。

最重大的進展

     我們(men)以這樣(yang)的問題拉開這篇綜述的序幕(mu)：在(zai)過去的5~10年時間里，ICP-MS的哪一項技(ji)術或者儀器本身的突(tu)破最為(wei)激動人心?高(gao)居榜首的答案是：用于消除四極(ji)桿型ICP-MS光譜干(gan)擾的碰撞(zhuang)反應池技(ji)術。

     來(lai)自杜邦(bang)公(gong)司(si)Chemours Analytical部(bu)門的(de)首席分(fen)析研(yan)究員Craig Westphal認為：“碰撞(zhuang)反(fan)應(ying)池(簡稱CRC)技術(shu)的(de)應(ying)用(yong)(yong)，雖然(ran)不可能(neng)(neng)完全消除，但卻可有效地去除大部(bu)分(fen)測試過程中遇到的(de)光譜干(gan)擾;其低廉的(de)成(cheng)本也成(cheng)為實驗室(shi)一(yi)個經(jing)濟(ji)實惠的(de)選(xuan)擇;動能(neng)(neng)歧(qi)視(shi)(KED)作(zuo)為一(yi)種(zhong)普適(shi)性的(de)干(gan)擾消除模式，結(jie)合(he)日益成(cheng)熟的(de)自動調諧功能(neng)(neng)和(he)友好(hao)的(de)人機互動界面。這些優點(dian)都使得越來(lai)越多(duo)的(de)實驗室(shi)將ICP-MS技術(shu)視(shi)為一(yi)種(zhong)常(chang)規的(de)應(ying)用(yong)(yong)手段。”

     美國食(shi)品藥品監督管理(li)局(US FDA)的化學家Traci A.Hanley認(ren)為：“在(zai)(zai)碰撞反(fan)應池技術發(fa)明(ming)之前，由于無法在(zai)(zai)線消(xiao)除干(gan)擾(rao)(rao)，測試的結果(guo)受基體影(ying)響很大。欲獲得更好(hao)的、受控的分析結果(guo)，只能在(zai)(zai)離線前處理(li)階段預先(xian)去除/降低干(gan)擾(rao)(rao)源，或者(zhe)使用干(gan)擾(rao)(rao)校正方程式。”

     來(lai)自(zi)印第安納大(da)學的(de)副研究員Steve Ray也贊(zan)同上述觀點(dian)，他認為這一(指碰(peng)撞反應——譯(yi)者注(zhu))技術所帶來(lai)的(de)影響是難以估(gu)計的(de)。他將于(yu)今(jin)年八月份以助理教授(shou)的(de)身份任職于(yu)Buffalo大(da)學。

     三重四極桿型的ICP-MS，由于(yu)進(jin)一步改善了碰撞(zhuang)反應池的消(xiao)干擾能力，因此在(zai)技術進(jin)展榜單上名列前茅。

     在這種三重四(si)極桿ICP-MS系(xi)統中，第(di)一(yi)個四(si)極桿用于(yu)(yu)分(fen)離(li)掉基體干擾離(li)子(zi)，目(mu)(mu)標(biao)元素則進入到碰撞反(fan)應池(CRC)系(xi)統。在CRC系(xi)統中，同(tong)量異位(wei)素和多電(dian)荷離(li)子(zi)干擾被消除;或者目(mu)(mu)標(biao)元素通過反(fan)應生成其(qi)他(ta)異于(yu)(yu)干擾源質量數(shu)的物質，再被第(di)二(er)個四(si)極桿濾質器所檢測，從而以間(jian)接(jie)的方式(shi)獲得目(mu)(mu)標(biao)元素的分(fen)析結果。

     這(zhe)個(ge)額(e)外(wai)增加的第一個(ge)四極桿用(yong)于分離(li)基體離(li)子，保證了CRC系(xi)統中發生的碰撞/反應不受基體的影響，進而保證碰撞反應更加穩健和具(ju)有復現性。通過這(zhe)一系(xi)列的手段，使得背景信號大幅度降低(與未消除干擾相(xiang)比較(jiao))。

     來自比利時Ghent大(da)學(xue)化學(xue)系的(de)資(zi)深(shen)教授(shou)Frank Vanhaecke，闡(chan)述了這(zhe)一設計的(de)價值(zhi)：“十分明確的(de)是，串級設計的(de)ICP-MS(亦稱三重四(si)極桿(gan)型ICP-MS)，其碰撞(zhuang)/反(fan)應(ying)池(chi)中的(de)離(li)子(zi)-分子(zi)反(fan)應(ying)是精確可(ke)控的(de)。在碰撞(zhuang)反(fan)應(ying)池(chi)前后兩個四(si)極桿(gan)的(de)設計優勢，可(ke)以(yi)通(tong)過不同的(de)途徑(jing)加以(yi)表現。”

     他說：“如今(jin)，可以(yi)通過(guo)離子掃描這種直接的(de)方(fang)式，在復雜的(de)反應產物離子中鑒別出(chu)目標(biao)離子。例如使(shi)用NH3作為反應氣使(shi)Ti生(sheng)(sheng)成Ti(NH3)6+，或(huo)者使(shi)用CH3F作為反應氣使(shi)Ti生(sheng)(sheng)成TiF2(CH3F)3+;通過(guo)檢測生(sheng)(sheng)成物離子(Ti(NH3)6+或(huo)者TiF2(CH3F)3+)的(de)方(fang)式，避開干擾和獲得最低的(de)檢出(chu)限。”因(yin)此他認為，串(chuan)級ICP-MS已經不僅(jin)僅(jin)是碰撞/反應池系統ICP-MS的(de)改進了。

     來自(zi)美(mei)國(guo)西北太(tai)平(ping)洋國(guo)家實(shi)(shi)驗室環(huan)境分(fen)子科(ke)學(xue)實(shi)(shi)驗室的(de)首席技(ji)術官David Koppenaal也同意CRC系統和三重四極(ji)桿(gan)型ICP-MS是很重要(yao)的(de)改(gai)進，但(dan)也注意到它們仍然存(cun)在一定的(de)局限性。他(ta)說：“CRC技(ji)術的(de)缺點在于(yu)它表現出元素或者同位素特異性，因(yin)此(ci)不能(neng)普適(shi)的(de)對(dui)應所(suo)有(you)的(de)干擾。如果能(neng)夠(gou)更(geng)好地控制離子能(neng)量和離子能(neng)量分(fen)布，那(nei)么動能(neng)歧視(shi)模式可能(neng)更(geng)有(you)效(xiao)和更(geng)有(you)普適(shi)性(至少對(dui)所(suo)有(you)的(de)多原子離子干擾是如此(ci))。”

     來自亞利桑(sang)那(nei)大學(xue)(xue)地球科學(xue)(xue)系(xi)教授兼化學(xue)(xue)系(xi)伽利略計劃教授的Bonner Denton，援引了另外一項(xiang)創(chuang)新：基(ji)于CMOS(互補(bu)金屬(shu)氧化物半導體)的新型檢測器技術。

     他說：“我(wo)強烈地感受(shou)到(dao)，這項新技術將會替代應(ying)用(yong)(yong)(yong)于ICP-OES上的CCDs(電荷(he)耦合元件檢(jian)測(ce)(ce)器)和CIDs(電荷(he)注入式(shi)檢(jian)測(ce)(ce)器)，以及應(ying)用(yong)(yong)(yong)在ICP-MS上的傳統法拉第(di)杯檢(jian)測(ce)(ce)器和離子倍增(zeng)檢(jian)測(ce)(ce)器。”目(mu)前(qian)已經有兩(liang)款商業化的儀(yi)器使用(yong)(yong)(yong)了CMOS檢(jian)測(ce)(ce)器，其(qi)中一款儀(yi)器可同時(shi)檢(jian)測(ce)(ce)從鋰(li)到(dao)鈾之(zhi)間(jian)的所有元素(su)。

     ICP-TOF-MS儀也(ye)榜上有名。Vanhaecke說：“具有高速特性的ICP-TOF-MS在分析化學中扮演著一個重要的角(jiao)色，例如在納米顆(ke)粒(li)分析和成像上——亦即這種設備(bei)可用于表(biao)征生物組織、天然或者人工材料(liao)的元素(su)分布。”此(ci)外，它對質譜流式(shi)術的發展過程至關重要。他說：“質譜流式(shi)術基于ICP-TOF-MS，但卻服務于完全不同于化學分析的其他領域。”

微電子和微流控技術對ICP-MS的影響

     我(wo)們也請小組成員(yuan)考(kao)慮該領域的(de)(de)發展(zhan)對(dui)ICPMS所帶來的(de)(de)影響。其中一(yi)個重要的(de)(de)影響來自于微電子、微流(liu)控和ICP設備微型化技術的(de)(de)發展(zhan)。

     Ray說：“電子(zi)學方面的(de)精細(xi)化(hua)改進，使得儀(yi)器的(de)成本降(jiang)低并(bing)且朝著(zhu)小型化(hua)發(fa)展。當(dang)然(ran)，也伴隨(sui)著(zhu)生產效(xiao)率的(de)提高(gao)。得益于微流控技術，流體學對(dui)ICP儀(yi)器的(de)進展發(fa)揮著(zhu)重(zhong)要的(de)影響。智能(neng)化(hua)、具有重(zhong)復(fu)性的(de)自動樣品前處理設備的(de)出(chu)現(xian)，顯(xian)著(zhu)提高(gao)了實(shi)(shi)驗(yan)的(de)再(zai)現(xian)性和精密度，并(bing)在實(shi)(shi)驗(yan)室中扮演者(zhe)不可或缺的(de)角色。”

     Koppenaal認為：“由于儀器向著(zhu)小型化和(he)堅固耐用型發(fa)(fa)展，等離子體源也由此受益匪淺。誠(cheng)然，驅動這方面(mian)發(fa)(fa)展有出(chu)于降低成本和(he)提高生產效益的經濟(ji)角度考慮，但也有部分原因(yin)是(shi)受技術因(yin)素(su)的影響。”

     “由于(yu)導入(ru)儀器(qi)的(de)(de)是較低(di)水平(ping)含量的(de)(de)樣品和(he)基體，因此儀器(qi)的(de)(de)操控性和(he)數據質量都得(de)到了改善。”他認(ren)為，隨著色譜和(he)流(liu)體處理技術(shu)(shu)的(de)(de)發(fa)展，進液(ye)(ye)量由“毫升每分”等級降低(di)到了“微升每分”，隨之帶來的(de)(de)是更佳精確的(de)(de)數據、更低(di)的(de)(de)試劑消耗、更少的(de)(de)廢液(ye)(ye)產(chan)(chan)生(sheng)以(yi)及儀器(qi)的(de)(de)進一步小型化發(fa)展。最后他總結道：“微電子學和(he)檢測器(qi)技術(shu)(shu)的(de)(de)進展對儀器(qi)所(suo)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)影響是十分巨大的(de)(de)。”

     Hanley說：“電子(zi)學(xue)(xue)(xue)方面的(de)每(mei)一個進步都會給(gei)儀器(qi)帶來改進。”特(te)別值得(de)一提的(de)是(shi)，由(you)于(yu)微電子(zi)學(xue)(xue)(xue)進步所(suo)(suo)帶來的(de)高速數據采集(ji)和(he)存儲能力(li)，使得(de)納(na)米顆粒(li)和(he)單(dan)(dan)細胞分析(xi)受益匪淺。她說：“如今許多商品(pin)化(hua)的(de)ICP-MS具(ju)有(you)足夠快的(de)掃描速度，以對(dui)應單(dan)(dan)粒(li)子(zi)檢(jian)測的(de)需求，這(zhe)點在幾年前簡直是(shi)不可想象(xiang)的(de)。電子(zi)學(xue)(xue)(xue)的(de)發展使得(de)ICP-MS足以應對(dui)亞ppb級別的(de)納(na)米顆粒(li)檢(jian)測，這(zhe)種優(you)勢是(shi)其他檢(jian)測技術所(suo)(suo)不具(ju)有(you)的(de)。”

     新興領域之(zhi)一的(de)單細胞分析也得(de)益于微(wei)流控技(ji)術的(de)發展。她說(shuo)：“作為檢測器的(de)ICP-MS和微(wei)流體(ti)之(zhi)間的(de)接口技(ji)術日益成熟(shu)，結(jie)合高(gao)速、高(gao)靈敏(min)的(de)數(shu)據采集，使得(de)只需(xu)最小體(ti)積的(de)進樣(yang)溶液(ye)，即可獲得(de)相(xiang)應的(de)分析結(jie)果。這(zhe)點對于許多生物(wu)方(fang)面(mian)的(de)應用而(er)言(yan)是非常重要的(de)。”

     Denton則闡(chan)述了(le)(le)微電子(zi)學(xue)和(he)CMOS技(ji)術之(zhi)(zhi)間的(de)(de)聯系：“顯而易見，微電子(zi)學(xue)的(de)(de)發展(zhan)催(cui)生了(le)(le)CMOS這(zhe)(zhe)項(xiang)技(ji)術。盡管CMOS工(gong)藝本身已經(jing)存在(zai)了(le)(le)很(hen)多年(nian)，甚至多年(nian)前(qian)就有利用CMOS作為(wei)陣(zhen)列檢測器，但(dan)在(zai)這(zhe)(zhe)之(zhi)(zhi)前(qian)一直(zhi)都無法(fa)提供高質量(liang)的(de)(de)分析數據(ju)。這(zhe)(zhe)種新型的(de)(de)檢測器明顯地要優于(yu)過(guo)去二(er)十(shi)多年(nian)中一直(zhi)在(zai)使用的(de)(de)CCDs和(he)CIDs檢測器。”

低檢出限的需求推動樣品制備技術的發展

     該小(xiao)組還評述到：ICP儀(yi)器檢(jian)出限(xian)(xian)的(de)改善，也(ye)推動著樣品制(zhi)備設(she)備和技術的(de)發展(zhan)。目(mu)標元(yuan)素的(de)檢(jian)出限(xian)(xian)越低，則(ze)樣品中(zhong)該元(yuan)素的(de)檢(jian)出限(xian)(xian)也(ye)越低。Westphal說：“對于大(da)部分(fen)的(de)分(fen)析檢(jian)測而(er)言，ICP-MS的(de)靈(ling)敏度已經足(zu)夠(gou)高了。因此(ci)制(zhi)約檢(jian)出能力的(de)，反而(er)是非潔凈室條件(jian)下(xia)的(de)環境污染因素。”

     這樣的(de)背景促使(shi)(shi)了(le)高純試劑和潔(jie)凈室廣泛地被使(shi)(shi)用。Vanhaecke指(zhi)出：“這促使(shi)(shi)了(le)高純材料(liao)如石(shi)英(ying)和PFA作為消解容器(qi)的(de)廣泛應用。”

     Ray也同意這樣的(de)(de)看法：“ICP-MS極低的(de)(de)檢出限推動著現有的(de)(de)試劑(ji)和耗材朝(chao)著高純化方向(xiang)發展(zhan)。塑(su)料類(lei)、玻璃類(lei)，甚至是一次(ci)性樣品(pin)制(zhi)備材料都(dou)必須考慮痕(hen)量金屬(shu)污染，更不用(yong)說盛裝例如硝酸的(de)(de)容器了。”

     Hanley說：“對于超痕量分析而言(yan)，不僅高(gao)純試劑，潔凈室(shi)也是必要(yao)的(de)(de)(de)。如(ru)果一個樣品能(neng)在密(mi)閉(bi)(bi)的(de)(de)(de)空間(jian)中進(jin)行(xing)處理，那么(me)將會獲(huo)得更好的(de)(de)(de)結果。進(jin)一步地，如(ru)果能(neng)在一個潔凈的(de)(de)(de)密(mi)閉(bi)(bi)環境中、使用高(gao)純試劑并(bing)且結合自動(dong)化(hua)操作的(de)(de)(de)技術，那么(me)污染的(de)(de)(de)可能(neng)性會進(jin)一步降(jiang)低。”

     Koppenaal也指出：“相關的(de)(de)(de)趨勢是樣(yang)(yang)品制備和引入向著(zhu)自動化方向發展。得益于(yu)自動化技術的(de)(de)(de)幫助(zhu)，試驗(yan)的(de)(de)(de)空(kong)白水平和重復性可得到更好的(de)(de)(de)控(kong)制，并可維(wei)持在一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)水平上(shang)。相應地，這有助(zhu)于(yu)降低樣(yang)(yang)品溶(rong)液的(de)(de)(de)需(xu)求量(liang)和增大分析的(de)(de)(de)通量(liang)。”

     Westphal補充道：“常(chang)見的(de)樣(yang)(yang)品(pin)處理技術例(li)如微波消解，雖然采用了‘自(zi)動泄壓(ya)’設(she)計以使消解罐允(yun)許容(rong)納更(geng)多(duo)的(de)樣(yang)(yang)品(pin)，但為避免密閉環境(jing)下罐體中壓(ya)力過大，樣(yang)(yang)品(pin)量(liang)仍(reng)然需要一定的(de)限制。”

     Westphal對這(zhe)一點做了進一步的(de)(de)闡述：“我們所希(xi)望(wang)的(de)(de)理想情況(kuang)是完(wan)全取消樣品制備或(huo)者直接(jie)分析(xi)，例如通過激(ji)光燒蝕(shi)(LA)。雖然在(zai)這(zhe)一領域已經(jing)獲(huo)得了進展，并且激(ji)光燒蝕(shi)的(de)(de)應用也日益廣泛，但利用LA-ICP-MS直接(jie)分析(xi)固體，欲(yu)比(bi)肩(jian)標(biao)準(zhun)的(de)(de)水溶液ICP-MS分析(xi)，還是需(xu)要(yao)一些(xie)時間(jian)的(de)(de)。”（轉自儀器信息網）