【色质谱实验室：黄钰 撰文】

【仪器设备：电感耦合等离子体质谱仪】

【地点：4号楼219室 色质谱实验室】

电感耦合等离子体质谱（inductively coupled plasma-mass spectrometry, ICP-MS）分析中常常存在诸多干扰因素，如基体效应、同质异位素重叠干扰、多原子或加合物离子重叠干扰、双电荷离子干扰等。其中，多原子或加合物离子重叠干扰比其他干扰更为严重。

目前四级杆ICP-MS中消除多原子干扰最先进的技术首推碰撞/反应池技术，本文将对该技术碰撞模式和反应模式干扰消除技术进行简单介绍。

1.      碰撞模式干扰消除技术

图1 碰撞模式原理图

碰撞模式使用惰性气体He作为工作气体，利用干扰多原子离子与被测元素离子直径大小的差异去除干扰。由于多原子干扰物体积比同质量分析物离子大很多，而更大的横截面积使得它们在碰撞过程中与碰撞气（He）有更多的接触几率，所以当干扰粒子在碰撞反应池内前进过程中将损失更多的动能。在到达碰撞反应池出口处时，多原子离子干扰物相比分析物离子的离子动能明显降低很多，此时采用一个适当的反向截止电压（能量势垒）便可只允许动能较高的分析物离子通过并进入四级杆质量分析器，同时阻止干扰物离开碰撞反应池。因此，这种干扰物消除过程被称为动能歧视效应—KED（Kinetic Energy Discrimination）。

KED所使用的He惰性极强，不会与样品基体发生反应，因而不会在池体内形成新的干扰物。此外，KED并不针对某种特定的干扰，可以同时消除对同一目标元素的多种可能的干扰或同一基体产生的对多个元素的不同干扰。由此可见，KED模式适用范围广，操作简单，对于不同类型的干扰没有选择性，因此KED模式更加适用于基体复杂且干扰类型较多的样品。

2.      反应模式干扰消除技术

图2 反应模式原理图

反应模式（Reaction）使用高活性的反应气体如O_2­、H₂、NH₃等作为工作气体，在反应池中工作气体与带电离子经过电荷转移、质子转移、原子转移及化合反应等过程实现消除干扰的目的。

反应模式的效率随反应气体与干扰分子离子结合特性的不同而有较大差别，所以在使用反应模式时需针对不同的目标元素以及不同的干扰物选择合适的反应气体和反应条件。比如测试⁵⁶Fe时，使用NH₃作为反应气，经过如下反应：NH₃ + ArO⁺ →NH₃⁺ + O + Ar，⁴⁰Ar¹⁶O⁺失去电荷并分解为中性Ar原子与O原子而无法进入四级杆，⁵⁶Fe受到的干扰即被消除；又如使用O₂作为反应气测试⁷⁵As，As⁺与O₂分子碰撞发生化合反应：As⁺ + O₂ → AsO⁺ + O，⁷⁵As⁺变成⁷⁵As¹⁶O⁺，通过间接测定AsO来测定As，避开了⁴⁰Ar³⁵Cl⁺对⁷⁵As的干扰。

综上可知，与KED模式相比，反应模式具有高度的灵活性和选择性，在反应条件和反应气体选择准确时，采用该模式可以得到极强的干扰消除能力。

分子科学平台色质谱实验室iCAP RQ型号的电感耦合等离子体质谱仪具有碰撞反应池功能，碰撞模式和反应模式均可实现，欢迎大家根据实际需求进行实验探究。

参考资料：《电感耦合等离子体质谱应用实例》，王小如主编，2005.8，化学工业出版社。