Высокоинформативные детекторы: ИСП/МС

Одной из разновидностей масс-спектрометрии считают масс-спектрометрию с индуктивно-связной плазмой (ИСП/МС), которая отличается высокой чувствительностью и способна определить содержание металлов и нескольких неметаллов в концентрации до 10%, иначе говоря одну частицу из 1012. В таком методе используется, так называемая, индуктивно-связанная плазма, которая служит источником  ионов и масс-спектрометра для детектирования и их разделения.  С помощью ИСП/МС можно провести изотопный анализ выбранных ионов.

Сущность метода

ИСП: Плазмой считается электропроводный газ, который содержит ионы и электроны в существенной концентрации. Плазма широко используется в электрохимическом анализе. Из-за того, что ионные положительные заряды удачно компенсируется отрицательными зарядами свободных электронов, то  плазма практически электронейтральна. Так как ионы преимущественно имеют одинаковый заряд, а число частиц с отрицательным зарядом невелико, то количество электронов и ионов почти одинаково.

ИСП в спектрометрии необходимо поддерживать в горелке, которая состоит из изготовленных из кварца трех трубок концентрической формы. Конец горелки находится внутри индуктивной катушки, по которой и протекает радиочастотный электроток. Поток аргона продувается между двумя соседними внешними трубами. Для того, чтобы появились свободные электроны в потоке газа на небольшое время пропускаются электрические искры. Электроны, взаимодействуя с магнитным радиочастотным полем катушки индуктивности, ускоряются в разных направлениях. Дальше происходит столкновение электронов с атомами аргона, и после чего иногда происходит потеря аргоном своих электронов. Вновь образовавшиеся электроны снова ускоряются в меняющемся с большой частотой магнитном поле. Такой процесс повторяется до момента  компенсации числа образовавшихся электронов. В результате мы получаем среду, которая состоит из атомов аргона с небольшим содержанием свободных ионов и электронов аргона. Плазма имеет температуру около 10000К.

Ввод пробы

ИСП/МС нашло применение в анализе жидких образцов. Способы введения раствора в ИСП приводят к образованию ультрадисперсного аэрозоля, который можно эффективно ионизировать в разряде плазмы. Всего лишь 1-2% пробы могут достигать плазмы.

Формирование аэрозоля

Проба обычно подается перистальтическим насосом (насос небольшого размера с вращающимися маленькими цилиндрами) в распылитель на скорости примерно 1 мл/мин. Закачивается проба в распылитель за счет постоянного движения и высокого давления цилиндров на трубку. В распылителе проба разбивается на мелкие капли под мощным ударом газового потока.