I  概述

在電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）技術(shù)領(lǐng)域，使用氮氣（N?）替代傳統(tǒng)氬氣（Ar）作為等離子體氣源，是規(guī)避Ar相關(guān)質(zhì)譜干擾、降低運行成本的重要方向。然而，對于N?-MICAP-MS這一新興技術(shù)在實際樣品分析中的定量能力、基體效應(yīng)及其等離子體物理特性，學(xué)術(shù)界尚缺乏系統(tǒng)性的評估。

近期，Kuonen等人發(fā)表于《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》的研究，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炘O(shè)計，對N?-MICAP-MS的核心性能進行了全面解析，為其實用化提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。

II 核心發(fā)現(xiàn)：等離子體溫度與Ar-ICP相當(dāng)，奠定分析基礎(chǔ)

等離子體溫度是決定元素電離效率和干擾水平的關(guān)鍵參數(shù)。本研究采用三種獨立方法（接口壓降法、金屬氧化物離子豐度比值法及熱力學(xué)統(tǒng)計法）對N?-MICAP-MS的等離子體溫度進行了交叉驗證。結(jié)果表明，在常規(guī)濕法和膜去溶兩種進樣方式下，N?-MICAP的等離子體氣體溫度均在5000-6000 K范圍內(nèi)，與傳統(tǒng)的Ar-ICP基本一致。這一關(guān)鍵結(jié)論從物理本質(zhì)上證明了N?-MICAP具備與Ar-ICP相當(dāng)?shù)脑仉婋x能力，為其作為替代離子源提供了堅實的理論基礎(chǔ)。

III 膜去溶進樣：靈敏度顯著提升，但需警惕基體效應(yīng)放大

研究系統(tǒng)對比了濕法與膜去溶進樣對分析性能的影響。膜去溶通過降低等離子體的溶劑負載，顯著提升了傳輸效率及靈敏度：

信號增強與元素依賴性：對于大多數(shù)元素，膜去溶可帶來約10倍的信號增強。有趣的是，對于電離能較高的元素（如Be、Zn、As、Se，電離能≥9 eV），增強效應(yīng)更為顯著，這歸因于水汽減少導(dǎo)致等離子體中NO?等電荷競爭離子的豐度降低，從而提高了高電離能元素的離子產(chǎn)率。

硼（B）的特異性損失：硼是例外。使用膜去溶后，其信號反而下降了7倍。研究表明，這是由于在去溶過程中，硼因揮發(fā)性較高或更易被吸附而在傳輸路徑中發(fā)生顯著損失。

基體效應(yīng)加?。寒?dāng)樣品中存在高濃度基體（如100 mg/kg鈣）時，膜去溶進樣下的信號抑制更為嚴(yán)重（抑制率高達70%），遠高于濕法（抑制率約30%）。這表明，盡管膜去溶能提升靈敏度，但也使等離子體對基體負載的變化更為敏感，在實際應(yīng)用中需謹(jǐn)慎進行基體匹配或使用內(nèi)標(biāo)校正。

IV 定量能力驗證：準(zhǔn)確測定30種元素，標(biāo)準(zhǔn)曲線法與標(biāo)準(zhǔn)加入法結(jié)果一致

為驗證N?-MICAP-MS的實際定量能力，研究選取了兩種水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（NIST 1643f和SLRS-6），對其中30種元素進行了測定，并系統(tǒng)比較了標(biāo)準(zhǔn)曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法的效果。

準(zhǔn)確度：無論采用濕法還是膜去溶進樣，絕大多數(shù)元素的測定結(jié)果與標(biāo)稱值的偏差均在±10%以內(nèi)，僅有極個別元素（如Zn）的最大偏差達到17%，但在更高稀釋倍數(shù)下可降至10%以內(nèi)。

干擾分析：由于N?等離子體消除了Ar相關(guān)的干擾（如??Ar?、??Ar1?O?等），??K、??Ca、??Fe和??Se等受Ar干擾嚴(yán)重的高豐度同位素均可被直接用于檢測。但研究也指出，N?等離子體會引入新的干擾（如1?N1?O?、1?N1?O1H?等），在測定低質(zhì)量數(shù)元素（如Si、P、Ti）時仍需注意。

方法對比：在基體簡單的水樣中，標(biāo)準(zhǔn)曲線法與標(biāo)準(zhǔn)加入法的結(jié)果高度一致，偏差無顯著差異。這表明對于基質(zhì)相對簡單的樣品，使用簡便的標(biāo)準(zhǔn)曲線法配合內(nèi)標(biāo)校正（本研究使用In）即可獲得準(zhǔn)確結(jié)果。

V 總結(jié)與展望

本研究全面證實了N?-MICAP-MS是一種可靠的、可替代傳統(tǒng)Ar-ICP-MS的多元素分析技術(shù)。其等離子體溫度與Ar-ICP相當(dāng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對30種元素的準(zhǔn)確定量，并規(guī)避了Ar相關(guān)的質(zhì)譜干擾。膜去溶進樣雖能大幅提升靈敏度，但會放大基體效應(yīng)并導(dǎo)致硼等揮發(fā)性元素損失，使用時需權(quán)衡利弊。該研究為N?-MICAP-MS在環(huán)境、地質(zhì)及生物分析等領(lǐng)域的進一步推廣應(yīng)用提供了重要的性能基準(zhǔn)和方法學(xué)參考。

 RADOM等離子體源，可直接替換原有氬離子源，重構(gòu)激發(fā)環(huán)境，突破傳統(tǒng)分析邊界：

■ 依托十余年成熟的 Cerawave™ “瓷能環(huán)"技術(shù)，形成穩(wěn)定且高性能的等離子體，基體耐受性更強；

■無氬工作環(huán)境，從源頭消除氬基多原子離子干擾，大幅提升檢測精度與數(shù)據(jù)可靠性；

■特別適合³⁹K、⁴⁰Ca、⁵⁶Fe、⁷⁵As、⁸⁰Se等同位素高精度分析，無需依賴碰撞/反應(yīng)池或冷等離子體技術(shù)；

■模塊化設(shè)計實現(xiàn)與原氬離子源切換自如，優(yōu)化后的RF系統(tǒng)有效降低高壓負載，增強耐用性，做到低維護；

■對于因離子源故障（尤其RF模塊）而年久失修的ICP-MS，能夠使其煥發(fā)新生；

■兼容多種 ICP-MS 采樣口，適合基于四極桿、飛行時間（TOF）及激光剝蝕（LA）等研究探索的質(zhì)譜實驗室。

參考文獻

Kuonen M, Hattendorf B, Günther D. Quantification capabilities of N2 MICAP-MS with solution nebulization and aerosol desolvation. J Anal At Spectrom. 2024.