ICP-MS的碰撞反應技術-去除多原子離子幹擾

碰撞/反應池技術是解決(jue) ICP-MS 多原子離子幹擾的一個(ge) 重要突破。碰撞/反應池技術的原理和應用源於(yu) 有機質譜分析中混合物的結構分析以及離子 - 分子反應的基礎研究。多極杆碰撞/反應池是介於(yu) 離子透鏡係統和質量分析器之間，腔體(ti) 內(nei) 可充入各種碰撞/反應氣體(ti) , 與(yu) 聚焦後的離子進行碰撞和/或反應。

碰撞反應池消除幹擾的方法原理：可分為(wei) 3種：碰撞解離型 、動能歧視型 和化學反應型。目前碰撞反應技術已經作為(wei) ICP-MS 去除多原子離子幹擾的主要手段。

    1、碰撞解離型工作方式的有效性取決(jue) 於(yu) 幹擾分子離子與(yu) 目標待測離子的能量差別，作用機理是多原子離子在和氣體(ti) 碰撞後分解為(wei) 中性粒子和離子而去除其幹擾。對於(yu) 不同類型的幹擾沒有特定選擇性。

碰撞解離模式-惰性氣體(ti) ,He與(yu) 多元幹擾離子碰撞使得多元幹擾離子斷裂，如ArNa++He=Ar+Na++He.這也是一種反應過程，因為(wei) 有新的物質產(chan) 生。所以 受特定的反應路線限製，那就是惰性氣體(ti) 原子(He, or Ar or Xe)的碰撞能量高於(yu) 多元幹擾離子德解離能量的情況下，碰撞解離消除幹擾才會(hui) 發生。因此碰撞解離模式能消除的幹擾種類是有限的。

    2、動能歧視型的原理是：多原子離子的碰撞截麵比待測離子大，在和氣體(ti) 碰撞過程中會(hui) 損失更多的動能，通過在碰撞反應池後設置合適的能量壁壘可使幹擾離子不能進入質量分析器而去除其幹擾。

碰撞+動能歧視-多元幹擾離子和待測離子以一定的初始離子動能(最好能量相同的，非常重要)進入池中。惰性氣體(ti) 原子與(yu) 大部分多元千擾離子發生碰撞，碰撞的能量不足以導致幹擾離子解離。同時惰性氣體(ti) 原子也與(yu) 待測離子碰撞。經過多次碰撞後，多元幹擾離子和待測離子的離子能量發生了變化。多元幹擾離子有2個(ge) 以上的原子結合而成，相對於(yu) 待測離子(As)有更大的體(ti) 積，更大碰撞截麵。因此多元幹擾離子受碰撞頻率更高，碰撞次數多，多元幹擾離子的離子動能損失大，超過待測離子的離子動能的損失。即經過碰撞後Ep(多元幹擾離子)< Ea(待測離子).在池的出口處設置以能量障礙，使低能量的多元幹擾離子無法通過，而能量較高的待測離子可以通過，即可達到消除幹擾的目的。

    3、化學反應型是通過離子-分子反應將離子束中的多原子或同質幹擾粒子消除的過程，封閉的池體(ti) 內(nei) 引入一種碰撞或反應性氣體(ti) ，粒子束中的分析離子和多原子幹擾離子經過化學分辨後，由隻加射頻的多極杆傳(chuan) 輸元件將離子束有效地傳(chuan) 輸到質量分析器進行測定。具有高度選擇性，適用於(yu) 對於(yu) 碰撞解離型 或 動能歧視型方式消除幹擾效果不足的特定元素。其中離子-分子反應有電荷轉移、質子轉移、原子轉移、締合反應和縮合反應等類型。當反應條件適合時，具有極強的消除幹擾能力。缺點是針對不同的幹擾需要選擇不同的反應氣體(ti) 和反應條件，而且化學反應可能產(chan) 生一係列副反應產(chan) 物和未知的新幹擾。

碰撞反應池的區分：

    碰撞反應池常用碰撞池或者反應池來命名。池體(ti) 內(nei) 通過物理碰撞來消除多原子離子幹擾的裝置稱之為(wei) 碰撞池，通過化學反應去除或者轉化多原子離子幹擾的裝置稱之為(wei) 反應池。碰撞池一般池體(ti) 增壓較小，而離子動能稍大。通常用的氣體(ti) 為(wei) 弱反應性氣體(ti) H2或者混合氣體(ti) H2/He 或 NH3/He（以 He 為(wei) 主體(ti) ）。反應池內(nei) 池增壓較高，離子動能則較弱。通常使用強反應氣體(ti) NH3、CH4和弱反應氣體(ti) H2。碰撞氣有 He、Xe。大量的實驗和應用證明， NH3是一種非常有效的消除氬基多原子離子幹擾的反應氣 。

    按去除副產(chan) 物手段區分，對碰撞反應池的另一種論述為(wei) 質量歧視效應和動能歧視效應。四極杆碰撞反應池一般使用質量歧視來消除幹擾，而六極杆和八極杆碰撞反應池的多原子離子幹擾主要依靠動能歧視去除。