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2016年ICP-MS新品盤點
導讀上ICP-MS的主要生產(chǎn)商有安捷倫、珀金埃爾默,、賽默飛,，德國耶拿、島津等,，而國產(chǎn)儀器廠商也在積極研制ICP-MS產(chǎn)品,，廠商分別有天瑞儀器、聚光科技,、鋼研納克等,。2016年上半年，ICP-MS廠商們不約而同,、紛紛推出新產(chǎn)品,，包括賽默飛的iCAP RQ、鋼研納克的PlasmaMS 300,、安捷倫的8900 ,、島津的ICPMS-2030,。
電感耦合等離子體質(zhì)譜(Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry，ICP-MS,，文中主要指四極桿式ICP-MS),，是20世紀80年代發(fā)展起來的無機元素分析技術(shù)。它以*的接口技術(shù)將ICP的高溫電離特性與四極桿質(zhì)譜計的靈敏快速掃描的優(yōu)點相結(jié)合,，形成一種新型的元素和同位素分析技術(shù),，可分析超過七十種元素及質(zhì)量數(shù)范圍5~285amu的同位素。與傳統(tǒng)無機分析技術(shù)相比,，ICP-MS技術(shù)提供了檢出限低,、動態(tài)線性范圍寬、干擾少,、精密度高,、速度快以及可提供精確的同位素信息等分析特性，從性能上比傳統(tǒng)的無機分析技術(shù)如電感耦合等離子體光譜(ICP-AES),、原子吸收(AAS)和原子熒光(AFS)等有較大的提升,。ICP-MS還可以與其他技術(shù)如高效液相色譜(HPLC)、氣相色譜(GC)和激光燒蝕進樣系統(tǒng)(LA)聯(lián)用,，進行元素的形態(tài),、分布特性等分析。與磁場電場雙聚焦式電感耦合等離子體質(zhì)譜(如MC-ICP-MS和HR-ICP-MS),、飛行時間式電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-TOFMS)相比,，ICP-MS價格低廉，操作簡單,，且性能能夠滿足大多數(shù)使用需求,，是普及率高的ICP-MS。
隨著ICP-MS技術(shù)的迅速發(fā)展,，ICP-MS裝機量已在8000臺以上,，而中國ICP-MS市場發(fā)展更加快速，每年采購量超過600臺,。而且,，未來5年ICP-MS將是增長快的分析儀器，其原因包括：國家,、行業(yè)標準的更新,，更多的ICP-MS方法進入標準，如：2015版中國藥典中,，不但新增了ICP-MS法檢出限和方法定量限,，而且方法可用于I、II、III部,。同時2015藥典中新增了As和Hg的LC-ICP-MS形態(tài)分析方法;另外，于2016年3月21日正式實行的《GB 5009.11-2014食品中總砷和無機砷的測定》增加了總砷測定的ICP-MS法以及無機砷測定的LC-ICP-MS法,。
“十三五”規(guī)劃中對于土壤,、地下水等的檢測、修復治理的關(guān)注將會越來越多,，同樣會給ICP-MS帶來更多的機遇,。5月28日，國務院印發(fā)了《土壤污染防治行動計劃》(簡稱“土十條”),，計劃明確指出加強土壤污染防治,，逐步改善土壤環(huán)境質(zhì)量等，土壤重金屬污染監(jiān)控是其中重要的一環(huán),。隨之,，環(huán)保部發(fā)布了與土十條適用的土壤檢測標準，其中包括了ICP-MS測定重金屬方法,?？梢灶A期，未來幾年中國ICP-MS市場仍會強勢增長,。
另外,，ICP-MS 的價格也在逐漸走低，使ICP-MS走入普通實驗室成為可能,。ICP-MS成為了環(huán)保,、金屬、臨床研究,、食品安全,、半導體和地球化學實驗室進行常規(guī)和復雜元素分析的選擇。
上ICP-MS的主要生產(chǎn)商有安捷倫,、珀金埃爾默,、賽默飛，德國耶拿,、島津等,，而國產(chǎn)儀器廠商也在積極研制ICP-MS產(chǎn)品，廠商分別有天瑞儀器,、聚光科技,、鋼研納克等。2016年上半年,，ICP-MS廠商們不約而同,、紛紛推出新產(chǎn)品，包括賽默飛的iCAP RQ、鋼研納克的PlasmaMS 300,、安捷倫的8900 ,、島津的ICPMS-2030，關(guān)于新品情況如下:
賽默飛ICP-MS新品iCAP R
Thermo ScientificTM iCAP RQ ICP-MS(左,，2016),、iCAP Q ICP-MS(右，2012)
賽默飛今年新推出的新品iCAP RQ在命名上與他的上一代產(chǎn)品iCAP Q一脈相承,，很容易讓人覺得是一個升級版本,。為此編輯還特意找出了2012年參加iCAP Q發(fā)布會時拍得照片(見上圖)。圖片對比看看,，新品外形更加“柔和”了一些,。
iCAP Q的發(fā)布會也是本編輯參加的，記得當時讓人印象深的是,，“較之前的產(chǎn)品,，iCAP Q進行了全面革新，除了采樣錐沒有革新外,，其它所有技術(shù)全部改進,。”采樣錐、截取錐和提取透鏡均安裝在一個穩(wěn)固的接口開門上,，直接旋轉(zhuǎn)即可打開該門,，維護方便;直角正離子偏轉(zhuǎn)透鏡(RAPID透鏡)技術(shù)實現(xiàn)分析離子的90度偏轉(zhuǎn)和聚焦功能，這種90°偏轉(zhuǎn)的離子透鏡系統(tǒng),，將光子和中性粒子噪音降到小,，并且大幅提高了分析的穩(wěn)定性，無需日常清潔維護,，離子聚焦的效果也更好,，從而大大改善了ICP-MS的信噪比;四級桿碰撞反應池QCell Flatapole具有質(zhì)量篩選功能，結(jié)合具有動能歧視效應的氦氣碰撞模式,，能夠獲得優(yōu)異的干擾消除效果,，即便是低質(zhì)量元素(如鋰、鈹和硼)也可獲得ppt級的檢出水平,。
時隔4年,，2016年4月12日，賽默飛在北京發(fā)布了新產(chǎn)品Thermo ScientificTM iCAP RQ ICP-MS,。iCAP RQ雖然是iCAP Q的升級版本,，但是在繼承iCAP Q的優(yōu)勢技術(shù)的同時，也有多項技術(shù)革新,，如iCAP RQ采用了全新的,、具有超長點火可靠性的固態(tài)射頻發(fā)生器;據(jù)介紹,，在新品發(fā)布前，曾在工廠進行過10000次點火試驗,，試驗結(jié)果表明,，對于一個每天開機的實驗室來說，該新固態(tài)射頻發(fā)生器具有超長的使用壽命,。另外,，iCAP RQ在擴大正常運行時間、進一步提高易用性方面具有強大的功能,。智能干擾去除和自動樣品處理附件,，使它非常適合空間有限,、同時對性能要求又*的實驗室,。該儀器可以24/7無人值守的進行樣品分析，實驗室的樣本通量和整體效率,。而且,，Qtegra軟件操作靈活、可以在不同的方法之間輕松地切換,，而不需要進行專門的培訓,。
鋼研納克ICP-MS新品PlasmaMS 300
2016年5月23日，鋼研納克在CISILE 2016期間推介新產(chǎn)品電感耦合等離子體質(zhì)譜儀PlasmaMS 300,。該新產(chǎn)品是鋼研納克牽頭的國家重大科學儀器設備開發(fā)專項“ICP痕量分析儀器的研制與應用”的成果,，于4月通過組織部門驗收。并且,，鋼研納克已經(jīng)在永豐建成ICP光譜儀,、ICP質(zhì)譜儀產(chǎn)業(yè)基地，將可靠性管理的理論,、工具,、方法和裝備應用于分析儀器開發(fā)的全流程，建立了完整的質(zhì)量管理體系,，建設了ICP射頻源,、激光燒蝕進樣系統(tǒng)、ICP全譜光譜儀,、ICP質(zhì)譜儀4條生產(chǎn)線,。近期，鋼研納克等離子質(zhì)譜儀PlasmaMS300順利通過內(nèi)蒙古自治區(qū)稀土產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院驗收,。
PlasmaMS 300中采用了鋼研納克自主研發(fā)的四極桿RF電源,、ICP離子源、全中文操作軟件等,，其中,，四極桿RF電源 應用直接數(shù)字頻率合成技術(shù)，配合國產(chǎn)四極桿，*高分辨元素分析的需求,。鋼研納克在鋼鐵,、礦產(chǎn)等冶金及相關(guān)行業(yè)中具有的豐富積累，PlasmaMS 300的應用領(lǐng)域也主要瞄準了以上領(lǐng)域,。
據(jù)介紹,，在該項目中，鋼研納克成功研制了激光燒蝕進樣系統(tǒng)(LA),，,，并具有聚焦定位、微區(qū)導航等*技術(shù),。LA-ICP-MS聯(lián)用是鋼研納克ICP-MS產(chǎn)品所擁有的競爭優(yōu)勢,，因為目前上還沒有一家儀器公司能夠同時提供LA和ICP-MS兩種儀器設備，鋼研納克是世界上,，有條件,、有能力、可以非常靈活地為客戶提供定制化的解決方案,，進而占領(lǐng)這一市場,。
LA-ICP-MS可以對固體樣品剝蝕直接進樣，無需復雜的樣品前處理過程,，避免了溶液進樣過程中的一些干擾因素的影響,。而且，隨著激光固體進樣技術(shù)的進步,，以及ICP-MS技術(shù)的發(fā)展,，LA-ICP-MS作為一種高靈敏度、高精度的,，并可提供多維的,、高分辨信息的原位微區(qū)分析技術(shù)，必將在元素分析與空間分布分析中占據(jù)重要的地位,，具有的應用前景,。
安捷倫ICP-MS新品8900
2016年6月23日，安捷倫在北京召開了新品發(fā)布會,，推出 Agilent 8900 串聯(lián)四極桿 ICP-MS系統(tǒng)(ICP-),。
2012年，安捷倫發(fā)布了世界具有 MS/MS 功能的8800 ICP,。目前安捷倫仍然是市場上串聯(lián)四極桿ICP-MS 技術(shù)的供應商,。近年來ICP-MS激動人心的創(chuàng)新即串聯(lián)四極桿技術(shù)。8800 ICP-的質(zhì)量分析器主要由兩個四極桿和位于它們之間的碰撞反應池(ORS3)組成,，其中四極桿(Q1)可以通過精確質(zhì)量分離,，選擇控制進入反應池的離子,，離子在反應池中可以進行可預見的反應，再由Q2精確質(zhì)量分離,，以mass-shift法獲得準確的痕量定量結(jié)果,。適用于對復雜基質(zhì)中易受多原子離子、雙電荷離子,、同質(zhì)異位素干擾以及受相鄰基體元素同位素拖尾影響的超痕量元素進行分析,。
相較于8800 ICP-QQQ，歷經(jīng)4年推出的第二代ICP產(chǎn)品8900的靈敏度提高了2倍,，對于難以分析的元素硫,、硅和磷的提供更低的檢測限(<50ppt)，單納米顆粒分析能力大幅提高,。至于如何達到以上三大性能的提升,，據(jù)了解，8900 采用的4級泵系統(tǒng)使得系統(tǒng)的真空性能增強,，改進的離子透鏡以及軸向加速的池技術(shù)使得8900 IQ的靈敏度提高了2倍,。同樣是由于采用了軸向加速的池技術(shù),，以及惰性材料的使用,，使8900 ICP-在檢測硫、硅和磷時具有檢出限,。而高靈敏度,、0.1ms小積分時間、采集與分析能力*的sNP軟件等技術(shù)讓8900 ICP-Q的單納米顆粒分析具有顯著優(yōu)勢,，即使粒徑小于10nm納米顆粒也能獲得好的分析效果,。
至于談到中國市場對于8900 ICP-Q需求的前景，安捷倫相關(guān)人士介紹到,，ICP-是一個很好的研究工具,，而在“十三五”期間，國家對科研投入將進一步加大,、新材料研制也是重點發(fā)展領(lǐng)域,，這些都將對于8900 ICP-產(chǎn)生巨大的需求。安捷倫科技中國原子光譜應用經(jīng)理宋娟娥說到,，其實,，中國市場對ICP-Q有著*的需求，如中國是稀土產(chǎn)量大國,，高純稀土分析在中國的需求非常大,，而高純稀土領(lǐng)域的應用是8900 ICP-Q的“靶向”用戶;中國還是半導體制造的大國，是8900 ICP-Q前景的應用領(lǐng)域;如今,，對于個人基因和數(shù)據(jù)進行管理的醫(yī)療“大熱”,，而中國人口是多的,，對于硫和磷元素具有極低檢出限的8900 ICP-Q與醫(yī)療相配合，必將使其在醫(yī)療領(lǐng)域大放異彩,。
島津ICP-MS新品ICPMS-2030
2016年6月29日,，島津登陸中國市場的ICP-MS產(chǎn)品ICPMS-2030正式發(fā)布。由于某些原因,，島津的ICP-MS產(chǎn)品一直沒有投放中國市場,。其實，島津公司早在1986年就推出了ICP-MS儀器,，至今已有30年的發(fā)展歷程,。而ICPMS-2030是島津公司的第三代ICP-MS產(chǎn)品。島津ICPMS-2030的推出,，讓中國分析工作者又多了一種選擇,。
ICPMS-2030
ICPMS-2030突出的特點是具備助手功能的智能化軟件，分別縮短建立方法與數(shù)據(jù)分析的時間,，使效率大大提高,。方法開發(fā)助手基于內(nèi)置的全元素數(shù)據(jù)庫，自動選擇的質(zhì)量數(shù)和內(nèi)標元素,，并自動給出校正曲線樣品的濃度范圍,。診斷助手能自動檢查存在的干擾，提高了數(shù)據(jù)的可靠性,。
另一個特點是采用了*的Mini矩管,，將氬氣的消耗量控制在同類產(chǎn)品的二分之一左右。而且,，ICPMS-2030可以使用純度為99.95%的氬氣,，相對來說，99.95%的氬氣的價格要便宜些,。ICPMS-2030通過采用Mini炬管系統(tǒng),、Eco模式和99.95%純度氬氣即可運行三種手段，降低了儀器的運行成本,，其運行成本低于常規(guī)ICP-MS的30%,。ICPMS-2030這一“低運行成本”特點正是代表了目前分析儀器向著節(jié)能降耗“綠色”方向發(fā)展。
目前,，中國市場上其他ICP-MS供應商的新品發(fā)布情況如下：珀金埃爾默于2014年推出Nexion 350,，安捷倫2014年推出單四極桿的7900，德國耶拿2015年2月推出PlasmaQuant ICP-MS,，而江蘇天瑞儀器于2014年將原ICP-MS 2000升級為帶有碰撞反應池的ICP-MS 2000E,，2015年10月聚光科技推出了Expec 7000。還有,，收購了GBC的東西分析即將推出等離子飛行時間質(zhì)譜儀(ICP TOFMS)Optimass 9600,。
近年ICP-MS儀器取得了一些重大的突破,。由于碰撞/反應池系統(tǒng)和三重四極桿的出現(xiàn)，光譜干擾被有效地降低;微流技術(shù)的發(fā)展促使了等離子源的改善,，使得樣品的需求量更低,、進入質(zhì)譜系統(tǒng)的樣品基體量更少，并且在單細胞分析領(lǐng)域表現(xiàn)突出;微電子學的進展使儀器具有更快的數(shù)據(jù)采集速度并改善了數(shù)據(jù)的存儲,，從而使得痕量級別的分析成為可能,。時至今日，ICP-MS本身已經(jīng)足以應對超痕量級別的分析,，制約許多分析的瓶頸反而是來自于樣品的前處理步驟,，新型的、綜合的樣品前處理方法和儀器分析方法仍然必須繼續(xù)加以發(fā)展,。
ICP-MS熱點應用研究領(lǐng)域
ICP-MS儀器技術(shù)的發(fā)展也推動著應用領(lǐng)域拓展,。ICP-MS在金屬組學、形態(tài)分析,、納米顆粒分析,、新材料等重點領(lǐng)域扮演著關(guān)鍵的角色。
納米顆粒分析：由于關(guān)注納米顆粒對健康和環(huán)境潛在的影響,，以及如何在制造過程當中對其加以表征等,，使得它的表征方法開發(fā)進展受到了極大的關(guān)注。由于ICP-MS強有力的技術(shù)能力使之可對應ppb級別的納米粒子濃度,、粒徑大小和粒徑分布的測試,，使得ICP-MS走在了這些方法的前沿,。
雖然ICP-MS是一種強有力的技術(shù),，但納米顆粒分析對于當前的儀器設備仍然是個挑戰(zhàn)，儀器制造商們也在努力提高儀器設備的能力,。例如,，駐留時間被努力地做到50微秒，亦即每秒鐘有20000次獨立的測量,。這使得實時的單粒子信息采集成為可能,，并由此可提供納米離子的濃度、大小和粒徑分布等信息,。
金屬組學：金屬組學是近年來發(fā)展的一個“組學”領(lǐng)域,，它著重關(guān)注于生物系統(tǒng)如人體當中金屬的作用，包括必需金屬如銅,、鐵,、鋅或鉬等供給不足的影響，或者過量有害元素如砷,、鉻或鎳所造成的危害,。
ICP-MS儀器上的多項進展,，有助于金屬組學的持續(xù)發(fā)展，反過來說,，ICP-MS在金屬組學研究領(lǐng)域有的機會,。此外，醫(yī)學領(lǐng)域的應用不斷地涌現(xiàn),，其中LC-ICP-MS連用技術(shù)可用于鑒別那些用于標記和替換的金屬——在這之前這類金屬的檢測則依賴于傳統(tǒng)的放射性同位素標記法,。
形態(tài)分析：形態(tài)分析是ICP-MS的另一項重要應用領(lǐng)域，而且它也獲得越來越多的關(guān)注,，特別是期望一些有毒有害元素(例如食品中的砷和水中的鉻)受到管控的領(lǐng)域,。在形態(tài)分析當中，ICP-MS與其他的分離技術(shù)連接,。隨著LC,、GC、IC聯(lián)用ICP-MS的接口和軟件的不斷改進,，再加上ICP-MS容易定量和譜線比較簡單的優(yōu)勢,，使得ICP-MS在形態(tài)分析中發(fā)揮著重要作用。
當色譜和ICP-MS連用時,，ICP-MS具有一定程度的耐鹽性,。這使得LC-ICP-MS的分析方法具有穩(wěn)健性、可重復以及低達亞ppb的檢出限等特點,。此外,，當使用LC-ICP-MS來做形態(tài)分析時，檢測器僅對金屬/非金屬元素有信號的響應,，那些經(jīng)過消解的有機成分則不會有相應的信號干擾,。這使得一些復雜樣品——從生物類樣品如尿液血液到食品如大米和海鮮的分析變得簡單。