Phổ khối ICP toàn phổ (thường đề cập đến phổ khối plasma kết hợp tự cảm thời gian bay, TOF-ICP-MS) là một kỹ thuật phân tích nguyên tố thông lượng cao dựa trên bộ phân tích khối lượng thời gian bay, cho phép phát hiện đồng bộ tức thời các đồng vị trong phạm vi khối lượng đầy đủ. So với ICP-MS bốn cực truyền thống, công nghệ toàn phổ cho thấy lợi thế đáng kể trong phân tích nhanh đa nguyên tố, xử lý tín hiệu thoáng qua và xác định tỷ lệ đồng vị.
I. Nguyên tắc làm việc
1, ion hóa và truyền tải
Các mẫu được đưa vào plasma nhiệt độ cao (~8000K) qua bộ phun và sau khi ion hóa được chiết xuất vào hệ thống chân không bằng hình nón giao diện (Sampler/Skimmer Cone).
2, tách và kiểm tra chất lượng
Máy phân tích khối lượng thời gian bay (TOF): Các ion đi vào các ống trôi không có trường với cùng động năng sau khi tăng tốc điện trường. Các ion có khối lượng nhỏ có thời gian bay ngắn và thời gian bay dài với khối lượng lớn có thể đạt được sự phân tách khối lượng bằng cách phát hiện sự khác biệt về thời gian bay.
Thu thập đồng bộ toàn phổ: Tín hiệu ion trong phạm vi khối lượng đầy đủ (chẳng hạn như Li~U) có thể được chụp bằng một xung duy nhất (giai đoạn μs), tránh sự chậm trễ thời gian quét cực bốn cực.
3, Xử lý dữ liệu
Tất cả thời gian đến ion được ghi lại thông qua bộ chuyển đổi kỹ thuật số tốc độ cao (ADC), kết hợp với đường cong hiệu chuẩn để chuyển đổi thời gian thành tỷ lệ khối lượng trên tải (m/z), tạo ra một biểu đồ phổ khối hoàn chỉnh.
II. Lợi thế hiệu suất cốt lõi
| Tham số | TOF-ICP-MS | Thanh bốn cực ICP-MS |
| Chế độ phát hiện | Phát hiện đồng bộ toàn phổ (tất cả m/z được thu thập đồng thời) | Quét tuần tự (đo theo điểm) |
| Tốc độ phân tích | >50.000 bản đồ phổ mỗi giây | 10-20 khối lượng mỗi giây |
| Dải động | 10⁶-10⁸ (xung đơn) | 10 ⁶ (cần quét phân đoạn) |
| Độ chính xác tỷ lệ đồng vị | ≤0,1% RSD (ngắn hạn) | ≤0,3% RSD (giới hạn bởi tốc độ quét) |
| Phân tích tín hiệu tạm thời | Hỗ trợ xung đơn (chẳng hạn như ablation laser, phân tích hạt đơn) | Cần quét nhiều lần, dễ mất chi tiết tín hiệu |
III. Kịch bản ứng dụng điển hình
1, Phân tích nhanh đa yếu tố
Giám sát môi trường: Phát hiện đồng bộ các kim loại nặng theo dõi trong nước, đất (As, Cd, Hg, v.v.), hoàn thành phân tích nguyên tố 30+với một mẫu duy nhất.
Y sinh học: sàng lọc thông lượng cao huyết thanh, các yếu tố thiết yếu/độc hại trong mô (Fe, Zn, Pb).
2, Phân tích tín hiệu tạm thời
Laser ablation (LA): Hình ảnh phân bố nguyên tố microzone khoáng chất, độ phân giải không gian<10μm.
Single-particle ICP-MS (spICP-MS): Xác định nồng độ của các hạt nano (Ag, TiO₂) và sự phân bố kích thước hạt.
B5-03=giá trị thông số Ki, (cài 3)
Niên đại địa chất: xác định tỷ lệ đồng vị U-Pb, Sr-Nd với độ chính xác tương đương với ICP-MS đa máy thu (MC-ICP-MS).
Nguồn gốc an toàn thực phẩm: dấu vân tay đồng vị chì, strontium theo dõi rượu vang, cà phê.
IV. Thành phần cấu trúc dụng cụ
| Mô- đun | Chức năng và công nghệ chính |
| Hệ thống mẫu | Máy phun sương có độ chính xác cao), buồng sương mù xoáy, chống axit HF (tùy chọn) |
| Nguồn Ion | Máy phát RF tự kích thích 1,2-1,6kW được trang bị giao diện ba hình nón để giảm tiếng ồn nền |
| Phân tích chất lượng | TOF tăng tốc trực giao, độ phân giải chất lượng>6000 |
| Máy dò | Máy dò chế độ kép (chế độ tương tự/đếm), phạm vi động bao phủ 1-10⁸ cps |
| Xử lý dữ liệu | Thuật toán khử tích chập thời gian thực, loại bỏ nhiễu khối lượng (như ảnh hưởng của ⁴⁰ Ar³⁵ Cl trên ⁷⁵ As) |