[发明专利]用于电感耦合等离子体质谱测定的离子源

说明书

用于使用电感耦合等离子体生成离子的ICP源(100)被配置成耦合至质谱仪(200)。样品在重力作用下沿向下指向的竖直方向(G)被引入至等离子体中。以此方式，无论样品的条件如何，例如无论液滴或颗粒大小如何，样品都可以到达等离子体。可以实现高达100％的输送效率。可以向ICP源供应包括样品的连续流。

技术领域

本发明涉及被配置成耦合至质谱仪的电感耦合等离子体(ICP)离子源。本发明还涉及包括ICP源的电离系统、ICP-质谱测定系统以及对应的ICP质谱测定方法。

背景技术

电感耦合等离子体质谱测定(ICP-MS)是用于对样品中的痕量元素和/或同位素比率进行检测和定量的分析技术。这是通过以下来实现的：使用电感耦合等离子体在ICP源中将样品组分进行解离和电离，以及然后使用质谱仪分离和检测离子。ICP-MS系统于1980年代初首次投入商业。

ICP源通常包括等离子体炬(torch)，用以借助于定向气流限制等离子体放电以及用以将样品气溶胶运载至等离子体放电中心中以进行解离和电离。样品气溶胶通常通过炬的中央注入管被输送至等离子体放电。在几乎所有现有技术的ICP-MS系统中，炬轴都是水平定向的，并且因此使用水平地流过水平注入管的载气将样品气溶胶输送至等离子体放电。必须仔细调整载气流，用以优化向等离子体放电的样品输送并且用以确保样品到达等离子体内的从其可以以最高的离子产率将样品提取至质谱仪系统中的位置。

即使在经优化的载气流速下，现有技术ICP-MS系统中的输送效率也可能非常低。对于包含相对大的物体例如大液滴、颗粒或细胞的气溶胶尤其如此。就此而言，要注意的是，用于液体样品和悬浮液的现有技术样品引入系统通常包括产生宽的液滴尺寸分布的气动雾化器，接下来通常是用于从气溶胶中去除较大液滴例如具有超过10μm直径的液滴的喷雾室(参见，例如，J.Olesik和L.Bates的“Characterization of aerosols produced bypneumatic nebulizers for inductively coupled plasma sample introduction:effect of liquid and gas flow rates on volume based drop size distributions”，Spectrochimica Acta Part B:Atomic Spectroscopy,1995,50,285-303,DOI10.1016/0584-8547(94)00151-K)。利用这种系统，样品被传递至ICP中的效率根据所使用的雾化器而通常在3％至30％的范围中。在非常低的液体流速(50μL/min)下操作的特定雾化器可以实现更高的效率，但是它们容易堵塞，使得它们仅用于具有低μm范围中的颗粒或细胞的稀溶液和悬浮液。