為幫助用戶更好地學習、了解ICP-MS技術及應用的進展內容，儀器信息別策劃了“精進不休：ICP-MS新技術新應用”專題，并邀請到ICP-MS市場上的主流生產商們，請他們談談對ICP-MS技術發(fā)展及應用進展的看法。本文特別邀請到鋼研納克檢測技術股份有限公司ICPMS產品經理屈華陽先生，與其就ICP-MS技術與應用發(fā)展歷程及未來趨勢進行了深入溝通。
儀器信息網: 請回顧貴公司ICP-MS的技術發(fā)展歷程
依托國家鋼鐵材料測試中心，鋼研納克檢測技術股份有限公司（原鋼鐵研究總院分析測試研究所）是早使用和開發(fā)ICP-MS分析技術的科研單位之一，率先培育了一批ICP-MS應用分析和儀器技術的知名專家，自1999年起負責或參與起草制定了ICP-MS分析應用和儀器測評相關的國際標準、國家標準和行業(yè)標準多項。已經發(fā)布國際標準1項ISO 16918-1:2009“Steel and iron -- Determination of nine elements by the inductively coupled plasma mass spectrometric method -- Part 1: Determination of tin, antimony, cerium, lead and bismuth”；標1項GJB 5404.16-2005《高溫合金痕量元素分析方法第17部分電感耦合等離子體質譜法測定銀、鉍、鈰、鉿、鎵、銦、鑭、鉛、銻、鈧、錫、含量》；國家標準多項以及糧食行業(yè)標準《LS/T 6136—2019糧油檢測 大米中錳、銅、鋅、銣、鍶、鎘、鉛的測定 快速提取-電感耦合等離子體質譜法》。
基于強大的ICP-MS痕量分析能力和全面的儀器技術積淀，鋼研納克組建了質譜儀器技術研發(fā)團隊，研發(fā)國產的ICP-MS儀器。2011年鋼研納克牽頭承擔了國家重大科學儀器專項“ICP痕量分析儀器的研制與應用”（2011~ 2015，2011YQ140147），項目總經費9381萬元。在該項目的支持下，研發(fā)團隊攻克了高精度高分辨四級桿質量分析器、超穩(wěn)定固態(tài)RF發(fā)生器技術、機械泵間歇真空運行技術、免維護的四級桿控制技術，使國產ICP-MS產品研發(fā)取得了跨越式發(fā)展。隨著ICP-MS儀器技術全線打通、靈敏度和整體可靠性的大幅提升，高品質ICP-MS推向了市場。鋼研納克ICP-MS儀器開發(fā)和產業(yè)化進程得到了評審專家的一致好評。
隨著國家對環(huán)保要求越來越高，尤其是2016年以來的，“土十條”、“氣十條”、“水十條”的頒布，出現大量的環(huán)境取樣檢測需求。ICP-MS由于多元素同時測定、線性范圍寬，干擾較少成為重要的檢測手段，成為了土壤篩查等第三方實驗室重要的檢測設備。隨著2017年土壤篩查工作的大規(guī)模開展，Plasma MS300型ICP-MS銷售量取得了重大突破，大量進入環(huán)保第三方檢測市場。作為擁有近70年實驗室檢測經驗的公司，鋼研納克充分發(fā)揮了測試中心的優(yōu)勢，不僅為客戶提供了滿足檢測標準要求的高品質儀器，還派遣應用專家到客戶現場面對面?zhèn)魇趯嶒灧椒ê图记桑玫臐M足擴項和檢測的需求。經過第三方檢測實驗室大批量長時間的實踐驗證，儀器可靠性和易操作性得到了驗證和提升。從市場角度看，鋼研納克Plasma MS 300型ICP-MS在環(huán)保、食品、藥品、公共安全、輕工、地質等領域的應用還有很大的市場空間。
基于ICP-MS儀器開發(fā)經驗和儀器評測水平，鋼研納克參與制定了四級桿ICP-MS評測標準《GBT 34826-2017 四極桿電感耦合等離子體質譜儀性能的測定方法》，儀器性能得到了廣泛的認可和關注。Plasma MS 300型電感耦合等離子體質譜儀先后獲得了 中國分析測試協(xié)會 BCEIA金獎，北京市科委 新技術新產品證書、中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會 自主創(chuàng)新金獎 等榮譽稱號。

鋼研納克PlasmaMS 300電感耦合等離子體質譜儀icp-ms快速測定大米小麥中Pb，Cd，Mn，Cu，Zn，Rb，Sr元素
關鍵詞：Plasma300，ICP-MS，大米，小麥，快速測定
大米小麥做為重要的糧食，其重金屬含量一直備受人們關注。常見的測定方法一般為使用濕法消解，將樣品完全消解后使用原子熒光，原子吸收，電感耦合等離子體質譜儀等方法進行測定，但分析速度一直較慢，不能夠滿足快速測定要求。本實驗采用硝酸浸取樣品中重金屬含量，使用鋼研納克生產的Plasma 300 質譜儀測定，準確測定了大米，小麥中Pb、Cd、Mn、Cu、Zn、Rb、Sr等元素。
儀器特點
Plasma 300 電感耦合等離子體質譜儀（鋼研納克檢測技術股份有限公司）是一種使用方便、操作簡單、測試快速的質譜分析儀，具有良好的分析精度和穩(wěn)定性。儀器特點如下：
高通量四級桿質量分析器；
高性能渦輪分子泵提供可靠真空系統(tǒng)；
高性能碰撞反應池系統(tǒng)；
的可靠性和穩(wěn)定性。
Plasma 300型ICP-MS質譜儀
樣品前處理
儀器參數
儀器工作參數
儀器工作參數 設定值 儀器工作參數 設定值
射頻功率／W 1300 輔助氣流速／L·min-1 0.8
冷卻氣流速／L·min-1 13.5 蠕動泵轉速/rpm 35
載氣流速／L·min-1 1.03 霧化器 玻璃同心霧化器
其中Pb、Cd、Rb、Sr采用普通模式，Mn、Cu、Zn采用He碰撞模式。
典型元素譜線
根據樣品中各待測元素的含量及干擾情況，選其靈敏度適宜的質量數作為其待測質量數。其典型譜線見下圖及下表。
標樣 濃度ug/g 測定值ug/g
空白 0 ---
標準1 0.0125 0.013
標準2 0.025 0.020
標準3 0.125 0.123
標準4 0.25 0.256
標準5 1.250 1.249
標樣 濃度ug/g 測定值ug/g
空白 0 ---
標準1 0.0125 0.011
標準2 0.025 0.024
標準3 0.125 0.127
標準4 0.25 0.253
標準5 1.250 1.249
標樣 濃度ug/g 測定值ug/g
空白 0 0
標準1 0.125 0.119
標準2 0.25 0.248
標準3 1.25 1.261
標準4 2.5 2.512
標準5 10 9.996
標樣 濃度ug/g 測定值ug/g
空白 0 0
標準1 0.0125 0.010
標準2 0.025 0.023
標準3 0.125 0.126
標準4 0.25 0.257
標準5 1.250 1.248
標樣 濃度ug/g 測定值ug/g
空白 0 0
標準1 2.5 2.567
標準2 7.5 7.639
標準3 25 24.952
標樣 濃度ug/g 測定值ug/g
空白 0 0
標準1 0.125 0.138
標準2 0.25 0.264
標準3 2.5 2.408
標準4 10 10.023
標樣 濃度ug/g 測定值ug/g
空白 0 0
標準1 2.5 2.570
標準2 7.5 7.574
標準3 25 24.971
準確度
選擇合適的標準樣品，選擇了GBW10043(遼寧大米)，GBW10044（四川大米），GBW10045（湖南大米），GBW(E)100349大米，GBW(E)100352大米，GBW(E)100353大米等標準樣品，按照實驗方法測定標準樣品，結果見下表
各元素的測試結果 u/g
標準樣品編號 Pb Cd
GBW(E)100349 標準值 0.15±0.02 0.41±0.02
測定值 0.154 0.45
GBW(E)100353 標準值 0.042±0.005 0.48±0.02
測定值 0.038 0.53
GBW(E)100353 標準值 0.10±0.01 1.23±0.03
測定值 0.116 1.42
各元素的測試結果 u/g
標準樣品編號 Cd Mn Cu Zn Rb Sr
GBW10043 標準值 0.012±0.003 10.6±0.6 1.7±0.1 13.6±0.6 2.4±0.2 0.30±0.05
測定值 0.011 10.554 1.5125 13.2695 2.4665 0.276
GBW10044 標準值 0.018±0.002 11.5±0.6 2.6±0.1 14.6±0.6 0.29±0.06 0.29±0.05
測定值 0.0215 11.6855 2.4315 15.594 0.255 0.242
GBW10045 標準值 0.19±0.02 9.0±0.4 2.4±0.2 14.4±0.8 4.0±0.3 0.16±0.03
測定值 0.2405 8.9665 2.1735 15.008 4.0105 0.125
方法檢出限
在該方法選定條件下，對空白溶液連續(xù)測定11次，以3倍標準偏差計算方法中各待測元素檢出限，以10倍標準偏差計算方法中各待測元素的測定下限，該測定下限完全滿足大米小麥中Cd，Mn，Cu，Zn，Rb，Sr元素測定分析。
各質量數檢出限及測定下限
元素 質量數 檢出限ug/g 測定下限ug/g
Pb 208 0.0002 0.0008
Cd 111 0.0002 0.0008
Mn 55 0.0023 0.0077
Cu 63 0.0025 0.0084
Zn 66 0.0095 0.0317
Rb 85 0.0002 0.0005
Sr 88 0.0003 0.0011
結論
Plasma 300質譜儀對大米小麥中Pb、Cd，Mn，Cu，Zn，Rb，Sr元素進行測定，方法簡單快速，適用于糧食中重金屬的快速檢驗。方法檢出限在0.0002-0.0095ug/g之間，使用標準樣品進行比對，準確性好。Plasma 300能夠快速、準確、可靠的測定大米小麥中Pb，Cd，Mn，Cu，Zn，Rb，Sr元素。

釹鐵硼剖面 Tb,Dy 元素分布分析
測試對象：釹鐵硼剖面
測試元素：Tb，Dy
測試儀器：LA-ICPMS（激光燒蝕固體進樣裝置 和 ICP-MS 質譜儀聯(lián)用）
1. 樣品前處理
因為樣品橫切面積較小，所以將樣品鑲入牙托粉中。LA 進樣裝置對于被測樣品表面的光潔度要求較高，所以在測試前，給待測面做了鏡像拋光。處理過后的樣品如圖一。
圖一 剖面樣品照片
金屬域為鏡面拋光后的效果，黑域為測試之后的效果
2.測試
開啟 ICP-MS 和 LA 儀器，預熱 1 小時左右。將樣品放入 LA 樣品室。如圖二。
圖二 ICP-MS（左）和 LA（右）聯(lián)用儀器
設置好測試參數及流程，包括待測元素、掃描區(qū)域等，運行測試程序，LA 和 ICP-MS 聯(lián)用將自動同步，進行樣品測試及數據采集。
LA 激光剝蝕斑點大小為 40um，掃描行數為 42 行，行間距為100um。測試所對應的掃描區(qū)域 1，如圖三所示，其長寬為，L=1.5mm，W=4.14mm。
圖三 被測樣品掃描區(qū)域示意圖
與上圖相應的，Tb，Dy 元素在掃描區(qū)域內的分布分析測試結果如圖四和圖五。
圖四 Tb 元素的分布圖
右側圖示為信號強度（value）對應的色標（color）
圖五 Dy 元素的分布圖
右側圖示為信號強度（value）對應的色標（color）
從圖四和圖五可以看出，在掃描區(qū)域內，Tb 和 Dy 兩個元素的濃度，均從上下兩端往中間遞減。掃描區(qū)域 2 和 3 測試所得的結果，趨勢同掃描區(qū)域 1 的結果。LA-ICPMS 的測試結果和用電子顯微鏡測試的結果一致。

鋼研納克電感耦合等離子體質譜（國產ICP-MS）測定土壤中重金屬元素
2016年5月28日《土十條》：深入開展土壤環(huán)境質量調查。
農用地詳查2018年完成，重點行業(yè)企業(yè)用地詳查2020年完成，建立土壤環(huán)境質量狀況定期調查制度，每10年開展1次。
2016年12月23日 環(huán)保部《全國土壤污染狀況詳查實驗室篩選技術規(guī)定》
溶樣方法的選擇
HJ 766-2015 固體廢物 金屬元素的測量 電感耦合等離子體質譜法（全國土壤污染狀況詳查實驗室篩選技術規(guī)定 推薦方法）
稱取0.1-0.2g，放入1ml鹽酸，4ml硝酸，1ml氫氟酸，1ml雙氧水進行微波消解（175℃，20min），冷卻收放入趕酸儀趕酸至近干，而后使用去離子水溶解，定容至50ml。測定前干過濾。