草莓视频ios下载

     電感耦合等離(li)子體質譜儀(ICP-MS)及電感耦合等離(li)子體發射光譜儀(ICP-OES)在某些領域(yu)(yu)例如地質學，始終扮(ban)演著獨具(ju)魅力(li)的角色(se)。時至今(jin)日(ri)，ICP-MS仍然活躍在新進展的前沿，在某些熱點領域(yu)(yu)如金屬組學和納米顆粒(li)分析方面繼續(xu)大放異彩(cai)。

     為慶祝《Spectroscopy》創刊30周年，該刊特邀(yao)幾位(wei)ICP-MS專家(jia)就(jiu)ICP-MS的近(jin)期技術(shu)進展(zhan)、存在的挑戰和未來發展(zhan)方向做了一個綜述，以饗讀者。

最重大的進展

     我們(men)以這樣的(de)問題拉開這篇(pian)綜述的(de)序幕：在過去的(de)5~10年時(shi)間里，ICP-MS的(de)哪一項技術或者儀器本(ben)身(shen)的(de)突破最為激(ji)動(dong)人心?高居榜首的(de)答案是(shi)：用于(yu)消除(chu)四極(ji)桿(gan)型ICP-MS光譜(pu)干(gan)擾的(de)碰撞反應池技術。

     來(lai)自杜邦(bang)公(gong)司Chemours Analytical部門的(de)首席分析研究員Craig Westphal認(ren)為(wei)：“碰撞反應(ying)池(簡稱CRC)技術的(de)應(ying)用，雖(sui)然(ran)不可能(neng)完全消除(chu)，但卻(que)可有效地去除(chu)大部分測試過程中(zhong)遇到(dao)的(de)光(guang)譜干(gan)擾(rao);其低廉(lian)的(de)成本(ben)也(ye)成為(wei)實驗室(shi)一(yi)個經濟實惠(hui)的(de)選擇;動(dong)能(neng)歧視(KED)作為(wei)一(yi)種普適性的(de)干(gan)擾(rao)消除(chu)模式，結合日益成熟的(de)自動(dong)調諧功能(neng)和(he)友好的(de)人(ren)機(ji)互動(dong)界面。這些優點(dian)都使得越來(lai)越多的(de)實驗室(shi)將ICP-MS技術視為(wei)一(yi)種常規的(de)應(ying)用手段。”

     美國食品藥品監督管(guan)理(li)局(US FDA)的化學家Traci A.Hanley認為：“在碰撞反應池技術發明之(zhi)前，由于(yu)無法在線消除(chu)干(gan)擾(rao)，測(ce)試(shi)的結果受基體影響(xiang)很大。欲獲(huo)得更好的、受控(kong)的分(fen)析結果，只(zhi)能(neng)在離線前處(chu)理(li)階(jie)段預先去(qu)除(chu)/降低干(gan)擾(rao)源，或者使用干(gan)擾(rao)校(xiao)正(zheng)方程式。”

     來自印第安納大學(xue)的(de)副研究員Steve Ray也贊(zan)同上述(shu)觀點，他認(ren)為這一(yi)(指碰撞反(fan)應——譯(yi)者(zhe)注(zhu))技(ji)術所帶來的(de)影響是難以(yi)估(gu)計的(de)。他將(jiang)于今年(nian)八月份(fen)以(yi)助理(li)教授(shou)的(de)身份(fen)任職于Buffalo大學(xue)。

     三重四極桿型的ICP-MS，由于進一步改善了碰撞反(fan)應池的消干擾(rao)能力，因此在技術進展榜(bang)單上名列前茅(mao)。

     在(zai)這種三(san)重四極桿ICP-MS系統中(zhong)(zhong)，第一個(ge)(ge)四極桿用(yong)于(yu)分(fen)離掉基體干擾(rao)離子，目(mu)(mu)標(biao)(biao)元素(su)則進入到碰(peng)撞反應(ying)池(CRC)系統。在(zai)CRC系統中(zhong)(zhong)，同量異位素(su)和多(duo)電荷離子干擾(rao)被消除;或者目(mu)(mu)標(biao)(biao)元素(su)通過反應(ying)生成其他異于(yu)干擾(rao)源質量數(shu)的物質，再被第二個(ge)(ge)四極桿濾質器所檢測(ce)，從而以間接(jie)的方式獲得目(mu)(mu)標(biao)(biao)元素(su)的分(fen)析結果。

     這個(ge)額(e)外增加(jia)的(de)第一個(ge)四極(ji)桿用(yong)于分離基體(ti)離子，保(bao)證(zheng)了CRC系(xi)(xi)統中(zhong)發生的(de)碰撞/反應不(bu)受(shou)基體(ti)的(de)影響，進而(er)保(bao)證(zheng)碰撞反應更加(jia)穩健和具有復(fu)現(xian)性(xing)。通(tong)過這一系(xi)(xi)列的(de)手段(duan)，使(shi)得背(bei)景信號大幅度(du)降低(與未消(xiao)除干(gan)擾相(xiang)比較)。

     來自比(bi)利時Ghent大學(xue)化學(xue)系的(de)(de)資深教(jiao)授Frank Vanhaecke，闡(chan)述了這一設計的(de)(de)價值：“十分(fen)明確的(de)(de)是(shi)，串(chuan)級設計的(de)(de)ICP-MS(亦稱三重四(si)極桿(gan)型(xing)ICP-MS)，其碰(peng)撞/反應池中的(de)(de)離子-分(fen)子反應是(shi)精確可控的(de)(de)。在碰(peng)撞反應池前后兩個四(si)極桿(gan)的(de)(de)設計優(you)勢，可以通(tong)過不同的(de)(de)途(tu)徑加以表(biao)現。”

     他說：“如(ru)今，可以通過離子(zi)(zi)掃(sao)描這種直接的(de)方式，在復雜的(de)反(fan)應(ying)(ying)產物離子(zi)(zi)中鑒別出目標離子(zi)(zi)。例如(ru)使(shi)(shi)用(yong)NH3作為反(fan)應(ying)(ying)氣使(shi)(shi)Ti生成Ti(NH3)6+，或者使(shi)(shi)用(yong)CH3F作為反(fan)應(ying)(ying)氣使(shi)(shi)Ti生成TiF2(CH3F)3+;通過檢測(ce)生成物離子(zi)(zi)(Ti(NH3)6+或者TiF2(CH3F)3+)的(de)方式，避開干擾和(he)獲得最低的(de)檢出限。”因此(ci)他認為，串級ICP-MS已經不(bu)僅(jin)僅(jin)是碰撞(zhuang)/反(fan)應(ying)(ying)池系統ICP-MS的(de)改進了。

     來自美國西北太平洋國家實驗室環(huan)境分子科(ke)學實驗室的(de)首(shou)席技(ji)術官David Koppenaal也同(tong)意CRC系統(tong)和(he)三重(zhong)四(si)極桿(gan)型ICP-MS是很重(zhong)要的(de)改(gai)進，但也注意到(dao)它們仍然(ran)存在一定的(de)局限性(xing)(xing)。他說：“CRC技(ji)術的(de)缺點在于它表(biao)現(xian)出元素(su)或者同(tong)位素(su)特異性(xing)(xing)，因此不能(neng)(neng)普(pu)適(shi)的(de)對應所(suo)有(you)(you)(you)的(de)干擾。如(ru)果能(neng)(neng)夠(gou)更好(hao)地控制離子能(neng)(neng)量和(he)離子能(neng)(neng)量分布，那么動能(neng)(neng)歧(qi)視模(mo)式可能(neng)(neng)更有(you)(you)(you)效和(he)更有(you)(you)(you)普(pu)適(shi)性(xing)(xing)(至少對所(suo)有(you)(you)(you)的(de)多原子離子干擾是如(ru)此)。”

     來自亞利桑那(nei)大(da)學(xue)地(di)球科學(xue)系教授兼化學(xue)系伽利略計(ji)劃教授的Bonner Denton，援引了另外一項創新：基于CMOS(互補金(jin)屬氧化物(wu)半導體(ti))的新型檢(jian)測器技術。

     他說(shuo)：“我(wo)強烈地感(gan)受到，這項(xiang)新技術將會替代應(ying)用(yong)于(yu)ICP-OES上的(de)CCDs(電荷耦合元件檢測(ce)器(qi))和CIDs(電荷注入式檢測(ce)器(qi))，以及應(ying)用(yong)在(zai)ICP-MS上的(de)傳統法拉第杯檢測(ce)器(qi)和離子倍增檢測(ce)器(qi)。”目前已經有(you)兩(liang)款商業化的(de)儀器(qi)使用(yong)了(le)CMOS檢測(ce)器(qi)，其中一款儀器(qi)可(ke)同時檢測(ce)從鋰(li)到鈾之(zhi)間的(de)所(suo)有(you)元素。

     ICP-TOF-MS儀也榜上(shang)有名。Vanhaecke說(shuo)：“具有高速特性的(de)(de)ICP-TOF-MS在(zai)分(fen)析(xi)化學(xue)中(zhong)扮演著一個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)(de)角色，例如在(zai)納米顆粒(li)分(fen)析(xi)和(he)成像上(shang)——亦即這(zhe)種設備可用(yong)于(yu)表征生(sheng)物組織、天(tian)然或者人工材料的(de)(de)元素分(fen)布。”此外，它對質(zhi)譜流式術的(de)(de)發展過程(cheng)至(zhi)關重(zhong)要(yao)。他說(shuo)：“質(zhi)譜流式術基于(yu)ICP-TOF-MS，但(dan)卻服務于(yu)完全(quan)不同于(yu)化學(xue)分(fen)析(xi)的(de)(de)其(qi)他領域。”

微電子和微流控技術對ICP-MS的影響

     我們也請(qing)小組成員考慮該領域的發展對ICPMS所帶來的影響。其中(zhong)一個重要的影響來自(zi)于微(wei)(wei)電子、微(wei)(wei)流控和(he)ICP設備微(wei)(wei)型化技(ji)術(shu)的發展。

     Ray說：“電(dian)子學方面的(de)(de)精細化改進，使得儀器(qi)的(de)(de)成本降(jiang)低并且朝著小型化發展。當然，也伴(ban)隨著生產(chan)效(xiao)率的(de)(de)提(ti)高。得益于微流控技(ji)術，流體學對ICP儀器(qi)的(de)(de)進展發揮著重(zhong)要的(de)(de)影響。智(zhi)能化、具有重(zhong)復性的(de)(de)自(zi)動樣品前處(chu)理(li)設備的(de)(de)出現，顯(xian)著提(ti)高了實驗的(de)(de)再現性和(he)精密度，并在(zai)實驗室中扮演(yan)者不(bu)可或缺的(de)(de)角色。”

     Koppenaal認為：“由于儀器向著小型(xing)化和(he)堅(jian)固(gu)耐用型(xing)發展，等離子體源也由此受(shou)(shou)益(yi)匪淺。誠(cheng)然(ran)，驅動這方面發展有出于降低(di)成本和(he)提高生產效(xiao)益(yi)的經(jing)濟角度(du)考慮，但也有部(bu)分原(yuan)因是受(shou)(shou)技(ji)術因素的影響。”

     “由(you)于(yu)導入儀器(qi)的(de)(de)是較(jiao)低水(shui)平含量的(de)(de)樣品和(he)基體(ti)，因此儀器(qi)的(de)(de)操控(kong)性(xing)和(he)數據質(zhi)量都得到(dao)了改善。”他認為，隨(sui)著色譜和(he)流體(ti)處理技(ji)術的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)，進液量由(you)“毫升(sheng)每分(fen)”等級(ji)降低到(dao)了“微(wei)升(sheng)每分(fen)”，隨(sui)之帶來(lai)的(de)(de)是更佳精確(que)的(de)(de)數據、更低的(de)(de)試劑消耗、更少的(de)(de)廢(fei)液產(chan)生(sheng)以及儀器(qi)的(de)(de)進一(yi)步小型(xing)化發(fa)(fa)展(zhan)。最后他總結道：“微(wei)電子(zi)學(xue)和(he)檢測器(qi)技(ji)術的(de)(de)進展(zhan)對儀器(qi)所產(chan)生(sheng)的(de)(de)影響是十分(fen)巨大的(de)(de)。”

     Hanley說(shuo)：“電(dian)(dian)子(zi)學(xue)(xue)方面的(de)(de)(de)(de)每一個進步都會給儀器帶來(lai)改進。”特別(bie)值得一提的(de)(de)(de)(de)是，由于微電(dian)(dian)子(zi)學(xue)(xue)進步所(suo)帶來(lai)的(de)(de)(de)(de)高(gao)速(su)數據采集和(he)存儲能力，使得納米顆(ke)粒(li)和(he)單細(xi)胞(bao)分析受益匪淺。她(ta)說(shuo)：“如(ru)今許多商品化的(de)(de)(de)(de)ICP-MS具有(you)足夠(gou)快(kuai)的(de)(de)(de)(de)掃描(miao)速(su)度(du)，以對應(ying)單粒(li)子(zi)檢測(ce)的(de)(de)(de)(de)需求，這點(dian)在(zai)幾年前簡直是不(bu)(bu)可(ke)想(xiang)象(xiang)的(de)(de)(de)(de)。電(dian)(dian)子(zi)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)使得ICP-MS足以應(ying)對亞ppb級別(bie)的(de)(de)(de)(de)納米顆(ke)粒(li)檢測(ce)，這種優勢(shi)是其他檢測(ce)技術(shu)所(suo)不(bu)(bu)具有(you)的(de)(de)(de)(de)。”

     新興領域之一(yi)的(de)(de)(de)(de)單(dan)細(xi)胞分(fen)(fen)析(xi)也得益(yi)于微流控技術(shu)的(de)(de)(de)(de)發展。她(ta)說：“作為檢(jian)測(ce)器的(de)(de)(de)(de)ICP-MS和微流體之間(jian)的(de)(de)(de)(de)接口技術(shu)日益(yi)成(cheng)熟，結(jie)合高速(su)、高靈敏的(de)(de)(de)(de)數據采集，使(shi)得只需最小體積的(de)(de)(de)(de)進樣溶液，即可獲得相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)析(xi)結(jie)果。這點對于許多(duo)生(sheng)物方面的(de)(de)(de)(de)應用(yong)而言(yan)是非常重要的(de)(de)(de)(de)。”

     Denton則闡述了(le)(le)微電(dian)(dian)子(zi)學和CMOS技術(shu)之間的聯系(xi)：“顯(xian)而易見，微電(dian)(dian)子(zi)學的發展催生了(le)(le)CMOS這項技術(shu)。盡(jin)管CMOS工藝本身已經存在了(le)(le)很(hen)多(duo)年(nian)，甚至多(duo)年(nian)前就有利用(yong)CMOS作(zuo)為(wei)陣列檢測器，但在這之前一直都無法提供高(gao)質量的分(fen)析數據(ju)。這種新型(xing)的檢測器明顯(xian)地要優于過去二十多(duo)年(nian)中一直在使用(yong)的CCDs和CIDs檢測器。”

低檢出限的需求推動樣品制備技術的發展

     該小組還評述到：ICP儀器檢(jian)(jian)出限(xian)的(de)改善，也推動著樣(yang)品制(zhi)備設備和技術的(de)發展。目標(biao)元素的(de)檢(jian)(jian)出限(xian)越低，則樣(yang)品中該元素的(de)檢(jian)(jian)出限(xian)也越低。Westphal說(shuo)：“對于大(da)部分的(de)分析(xi)檢(jian)(jian)測而言，ICP-MS的(de)靈敏度已經足夠(gou)高了。因此(ci)制(zhi)約檢(jian)(jian)出能力的(de)，反而是非潔凈室條件下的(de)環境(jing)污染因素。”

     這樣(yang)的背景促(cu)使了高純試劑(ji)和潔(jie)凈室廣(guang)(guang)泛地(di)被使用。Vanhaecke指出(chu)：“這促(cu)使了高純材料(liao)如石英和PFA作為(wei)消解容器的廣(guang)(guang)泛應用。”

     Ray也(ye)同意這樣的(de)看(kan)法：“ICP-MS極(ji)低的(de)檢出(chu)限推動著現(xian)有的(de)試劑和耗材朝(chao)著高純化(hua)方向(xiang)發(fa)展。塑料(liao)類、玻璃(li)類，甚至是一(yi)次性樣品(pin)制備材料(liao)都必須(xu)考慮(lv)痕量金屬(shu)污染，更不(bu)用(yong)說盛裝例如硝酸的(de)容器了。”

     Hanley說：“對于超痕量分析而言，不僅(jin)高純(chun)試(shi)劑，潔凈室也是必要的。如果一(yi)個樣品(pin)能(neng)在密閉的空(kong)間(jian)中(zhong)進(jin)行(xing)處理，那么(me)將會獲得更好(hao)的結果。進(jin)一(yi)步(bu)地，如果能(neng)在一(yi)個潔凈的密閉環境(jing)中(zhong)、使用高純(chun)試(shi)劑并且(qie)結合(he)自動化操作的技術，那么(me)污染的可能(neng)性會進(jin)一(yi)步(bu)降低。”

     Koppenaal也(ye)指出：“相(xiang)關的(de)(de)趨勢(shi)是樣品制(zhi)備和(he)引入向著自(zi)動化方(fang)向發(fa)展。得益(yi)于自(zi)動化技術(shu)的(de)(de)幫助(zhu)，試驗的(de)(de)空白(bai)水平和(he)重復性可(ke)(ke)得到(dao)更好的(de)(de)控(kong)制(zhi)，并(bing)可(ke)(ke)維持在一定的(de)(de)水平上。相(xiang)應(ying)地，這(zhe)有(you)助(zhu)于降低樣品溶液的(de)(de)需(xu)求(qiu)量(liang)和(he)增大分析(xi)的(de)(de)通量(liang)。”

     Westphal補(bu)充道：“常見(jian)的(de)(de)(de)樣品(pin)(pin)處理技術例如(ru)微波消解，雖然采(cai)用(yong)了(le)‘自動泄壓(ya)’設計(ji)以(yi)使消解罐(guan)允許容納(na)更多的(de)(de)(de)樣品(pin)(pin)，但(dan)為避免密閉(bi)環境(jing)下罐(guan)體(ti)中壓(ya)力過大，樣品(pin)(pin)量仍然需(xu)要一定的(de)(de)(de)限(xian)制。”

     Westphal對這一點(dian)做了進(jin)一步的(de)闡(chan)述(shu)：“我(wo)們所希望的(de)理想情(qing)況(kuang)是(shi)完(wan)全取消樣(yang)品(pin)制備或(huo)者直(zhi)接分析，例如通(tong)過激光燒蝕(LA)。雖然在這一領域已經獲得了進(jin)展，并且激光燒蝕的(de)應用(yong)也日益廣泛，但利用(yong)LA-ICP-MS直(zhi)接分析固(gu)體(ti)，欲比肩標準的(de)水溶液ICP-MS分析，還是(shi)需要一些時間的(de)。”（轉自儀器信(xin)息網）