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电感耦合等离子体质谱仪(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，简称ICP-MS)是一种高灵敏度、高精确度的分析仪器，用于元素分析和定量测量，能同时测定几十种痕量无机元素，可进行同位素分析、单元素和多元素分析，以及有机物中金属元素的形态分析。其广泛应用于地质、环境、生物等领域，其优势包括高灵敏度、谱线简单和宽动态范围，通过技术进步解决了多原子离子干扰等问题，确保分析结果准确。
它将电感耦合等离子体技术(ICP)和质谱(MS)结合起来，能够对样品中的各种元素进行分析和检测。
ICP利用在电感线圈上施加的强大功率的高频射频信号在线圈内部形成高温等离子体，并通过气体的推动，保证了等离子体的平衡和持续电离，在ICP-MS中，ICP起到离子源的作用，高温的等离子体使大多数样品中的元素都电离出一个电子而形成了一价正离子。
质谱是一个质量筛选和分析器，通过选择不同质核比(m/z)的离子通过来检测到某个离子的强度，进而分析计算出某种元素的强度。样品通过离子源离子化，形成离子流，通过接口进入真空系统，在离子镜中，负离子、中性粒子以及光子被拦截，而正离子正常通过，并且达到聚焦的效果。在分析器中，仪器通过改变分析器参数的设置，仅使核质比的元素离子顺利通过并且进入检测器，在检测器中对进入的离子个数进行计数，得到了最终的元素的含量。
ICP-MS构成
• 电感耦合等离子体：样品引入系统，离子源；
• 接口：采样锥，截取锥；
• 质谱：离子透镜系统，四级杆离子过滤器，检测器。
ICP-MS分类
• 四极杆(Quadrupole)
• 扇形场(Sector Field)
• 飞行时间(Time of Flight)
• 离子阱(Ion Trap)
工作原理
1、电感耦合等离子体(ICP)产生
通过在氩气环境下施加高频电场，将样品中的气体转化为高温等离子体。ICP通常在数千摄氏度的温度下运行，使得样品中的原子被激发或电离。
2、离子抽取
通过引入气体流动并设置适当的电场，将在等离子体中形成的离子抽取出来。
3、质谱分析
离子从抽取系统中进入质谱部分。在这里，离子会经过质量分析器，根据它们的质荷比(m/z)来分离和选择。质谱器可以使用磁场、电场和/或飞行时间原理进行质谱分析。
4、检测和数据处理
质谱仪使用离子检测器来检测离子，并将其转化为电信号。这些信号经过放大和数字化后，进行数据处理和分析得到最终结果。
技术优势
• 灵敏度
ICP-MS灵敏度高，具有很低的检出限，可达纳克每毫升或更低水平。
• 谱线简单
相对于其他光谱技术，ICP-MS的谱线干扰较少，能够提供清晰的分析结果。
• 动态范围宽
其线性范围可达7-9个数量级，适合同时测定多种元素。
• 多元素同时测定
包括同位素分析，有机物中金属元素的形态分析，可测定的元素面宽，可达80余元素。
行业应用
• 地球科学
用于土壤、岩石和水样品中的元素分析，研究地球演化、环境污染等问题。
• 环境科学
用于环境样品中有毒元素(如重金属)的监测与分析，研究环境污染与健康风险。
• 生命科学
用于生物体内的微量元素分析，如血液、尿液和组织样品，研究相关健康问题。
• 食品安全
用于食品中微量元素的检测与分析，如重金属、农药残留等。
• 药物研发
用于对药物中的元素进行定量分析和质量控制。
检测标准
-HJ 657-2013空气和废气颗粒物中铅等金属元素的测定电感耦合等离子体质谱法
-HJ 700-2014水质65种元素的测定 电感耦合等离子体质谱法
-HJ 766-2015固体废物 金属元素的测定 电感耦合等离子体质谱法
-HJ 803-2016土壤和沉积物12种金属元素的测定 王水提取-电感耦合等离子体质谱法
-GB/T 30903-2014无机化工产品 杂质元素的测定 电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)
-GB/T 35828-2018化妆品中铬、砷、镉、锑、铅的测定 电感耦合等离子体质谱法
-GB/T 33351.1-2016电子电气产品中砷、铍、锑的测定 第1部分：电感耦合等离子体质谱法
-GB/T 8647.11-2019镍化学分析方法 第11部分镁、铝、锰、钴、铜、锌、镉、锡、锑、铅、铋含量的测定 电感耦合等离子体质谱法
-GB/T 5121.28-2021铜及铜合金化学分析方法 第28部分：铬、铁、锰、钴、镍、锌、砷、硒、银、镉、锡、锑、碲、铅和铋含量的测定 电感耦合等离子体质谱法
-GB/T 17418.7-2010地球化学样品中贵金属分析方法 第7部分：铂族元素量的测定 镍锍试金-电感耦合等离子体质谱法
常用测定方法
1、通过谱线的质荷之比进行定性分析；
2、通过谱线全扫描测定所有元素的大致浓度范围，即半定量分析，不需要标准溶液，多数元素测定误差小于20%；
3、用标准溶液校正而进行定量分析，这是在日常分析工作中应用最为广泛的功能；
4、同位素比测定是ICP-MS的一个重要功能，可用于地质学、生物学及中医药学研究上的追踪来源的研究及同位素示踪。
检测案列
水质分析
鉴别是否符合电子级水
• 测试方法
GB/T 11446.1-2013电子级水
• 测试结果
• 测试结论
该水质符合EW-Ⅱ电子级水。
化妆品有害物质分析
鉴别该化妆品是否符合《化妆品安全技术规范》(2015年版)
• 测试方法
《化妆品安全技术规范》(2015年版)第四章1.6电感耦合等离子体质谱法
• 测试结果
• 测试结论
理化检验项目铅、砷、汞、镉均符合《化妆品安全技术规范》2015年版的限值规定。
常见问题
1、ICP-MS的信号强度不稳定或不准确
可能是由于离子源供应不稳定，需要检查离子源的工作状态、气体流量和电流设置。同时，也需要检查采样系统的清洁程度和是否有堵塞。
2、ICP-MS的背景信号过高
可能是由于设备没有正确预处理或者环境中存在干扰物质。可以尝试优化设备的预处理步骤或者调整工作环境，确保环境干净。
3、ICP-MS的灵敏度下降
可能是由于离子源或者质谱仪部件需要清洁或更换。建议定期对设备进行维护保养，保持设备的清洁和良好状态。
4、ICP-MS出现故障代码或报警
根据设备的故障代码或报警信息，查找设备说明书或者询问厂家技术支持，进行相应的故障排查和维修处理。
5、针对环境样品，ICP-MS检测时比较快的前处理方法有哪些
• 采用高压微波消解系统，MILLSTONE或CEM等；
• 微波消解或酸浸取，视样品和元素而定，如果作同位素丰度，用浸取就够；
• 视哪种环境样品而定，水样用酸固定就可，土壤比较难做，微波消解也可，按照所做的元素不同采用不同的速度和方法。
6、ICP-MS测食品样品效果不好，怎样才能很好的应用？测食品样品中砷、铅、隔、铜、硒等，它们之间有互相干扰么?
• 砷\硒要用CCT(或DRC)；
• 标准曲线如何(r值)？如果样品中Cu的含量较高，可以考虑Cu65测量，As应考虑ArCl75的干扰，应用CCT(或DRC)，另外在样品消化过程中Se容易跑；
• As75要注意ArCl的干扰，如果CL很高的话用数学校正法比较困难；
• 反应池能用纯甲烷气体, 消除40Ar+40Ar+对80Se的干扰，80Se的检出限优于1ppt，将低含量受干扰的80Se元素在1000mg/lNaCl基质中50ppt的回收率优于95%。
7、ICP-MS做Hg时系统清洗有什么好办法
• 在清洗液中加点金(Au)的化合物，Au与Hg易结合形成络合物；
• 一般的浓度是10ppm，这样就能较好的清洗Hg的残留；
• 用ICP-MS作汞不要做高浓度的，汞容易挥发，一般作<20ppb的比较好操作；
• 用0.1%巯基乙醇；
• 用碱溶液是经验溶液，效果较好。
8、ICP-MS测Hg效果如何？检测含量范围有多大？对AS和Cr进行形态分析？
• ICP-MS测定Hg的范围可以低到ppt级，不过样品的处理和介质很重要，不然偏差很大，记忆效应也很大；测Hg很麻烦，主要是记忆，用碱性溶液洗才有效；
• 一般来说10ppb左右或者以下的比较好，因为记忆效果很大，做完了要清洗很长时间。可以用稀释的做，用碱来洗比较好；
• 在仪器的形态分析中，研究最多的是砷，约占三分之一，然后依次是铬、汞、碲、硒、锡、铅、铜、锰、钒、铂、镍和溴等。目前新的是在一次分析中进行多个元素的形态分析。利用动态反应池，可以在一次分析中同时分析As、Se和Cr的形态。
9、用ICP-MS可以做血样中微量元素吗？做的结果Fe总是偏低，内标Sc的回收率低且不能固定选一个内标进行元素的测定，比如今天用209做Pb的内标质控值很好，但隔天做Pb的质控值就低很多，什么原因？
• 血样重点看消化过程，一般基体影响不太大，Fe用冷焰做的话，Sc本身电离的不好，信号不是很稳定的，至于209内标校正Pb的测定不稳定，或者是仪器的质量数有所漂移，或者是Bi的溶液水解导致不稳定；
• 血样直接稀释测定，有机质没有被消化，粘度大，导致进样管道记忆效应严重，测定效果不好。应用HNO3封闭溶样消化有机质，这样稀释倍数可以降低，测试效果好；
• 做血清，现在还在建立方法阶段。文献有用10%氨水和EDTA做的，加0.01%TritonX-100，在稀释剂中加1.5%正丁醇对As和Se会好一些；
• 用1%的硝酸不会有沉淀，但很多元素的日间精密度很差。
10、ICP-MS做矿石样，用标准加入法测得线性还可以，但用内标法测得的工作曲线不太好，且很多定量分析都用内标法，采用标准加入法的多吗？
• 用标准加入法可以很好地克服基体匹配的问题，矿样的基体比较复杂所以用标准加入法好一些，对于背景简单的样品内标法简便一些；
• 如果用内标法，先要保证样品基体中不含有你选择的作为内标的元素。