Agilent 7900 ICP-MS大程度提高复杂基质样品的分析效率

前言 ：随着安捷伦氦 (He) 模式八极杆反应池系统 (ORS) 碰撞池技术的发展以 及高基质进样 (HMI) 气溶胶稀释技术的推出，对复杂的高基质环境样 品（如土壤和污泥）进行稳定而准确的 ICP-MS 分析已成为常规方法 [1]。然而，合同环境实验室激烈的竞争和财务压力使其越来越 关注所用分析仪器和方法的分析效率。与此同时，在提高样品通量时 不影响数据质量和简便易用性也是必需的。为满足这些日益严格的分 析效率要求，安捷伦开发出了新版集成样品引入系统 ISIS 3，该系统使 Agilent 7900 ICP-MS 用户能够执行高速不连续进样分析，同时使采集 的数据质量*美国国家环境保护局 (EPA) 对数据采集的要求。通过结合 Agilent 7900 ORS4 He 模式碰撞池、超高基 质进样 (UHMI) 与 ISIS 3 的*优势，可实现非常 出色的协同作用，使该系统能够实现更快速的分 析，同时获得更高的简便易用性和优异的基质耐受 性。本研究证明了将用于干扰去除的 He 模式、使 用 UHMI 的气溶胶稀释和不连续进样相结合对于实 现最佳分析效率和数据质量的优势。

 合同实验室成功要素 在合同环境实验室中，一次成功的分析运行要考虑 以下指标： • 准确度（分析结果是否正确？） • 精密度（结果的重现性如何？） • 合规性（是否经得起法规审查？） • 费用（获得分析结果的成本是多少？） 考虑到分析效率作为分析“费用”的重要因素而受 到越来越多关注，显然在保持检测限“切合目的要 求”（即满足法规要求）的同时更快速地执行分析 是常规合同实验室的首要目标。ORS4 的快速池气 体切换能力允许将不连续进样与多种气体模式结合 使用，以实现对受干扰及不受干扰（主要为低质量数）元素的最佳测量。7900 ICP-MS 的高灵敏度还 允许使用极短的积分时间，且不降低检测限。

实验部分：仪器 分析采用配备标准镍锥、玻璃同心雾化器和 UHMI 选件的 Agilent 7900 ICP-MS。UHMI 将气溶胶稀释 与等离子体温度自动优化结合，大程度提高了 7900 ICP-MS 的等离子体稳定性。与 Agilent 7700 系 列 ICP-MS 所用的上一代 HMI 相比，7900 ICP-MS 采 用的 UHMI 可提供更宽范围的气溶胶稀释（最高至 100 倍）并改善样品冲洗性能。 7900 ICP-MS 配备可选的 ISIS 3 不连续进样 (DS) 附 件以实现所需的高样品通量。ISIS-DS 还可大程度缩短每次测试时仪器暴露于样品的时间，从而有 助于进一步改善对大批样品的基质耐受性。ISIS 3 切换阀置于靠近雾化器处，可大程度缩短管线长 度并优化不连续进样分析周期。ISIS 3 切换阀的第 七个端口允许在阀中将内标 (ISTD) 溶液在线加入载 气流中，在雾化之前实现溶液的高效混合并快速达 到稳定。

 ISIS-DS 操作的基本原理请见安捷伦科技公司出版 物 5990-3678CHCN [2]。ISIS 3 的新功能是增加了由 计算机控制的三通阀，能够在内标溶液和调谐溶液 之间进行切换。该阀可实现仪器优化和样品分析的 *自动化，无需手动切换管线。在本研究中，利 用固定的等离子体参数进行自动调谐，以对仪器性 能进行优化。仪器条件如表 1 所示。

图 1 示出 ISIS-DS 系统的基本操作过程：步骤 1 ― 载样（左上图）。使用高速 ISIS 3 活塞泵将样品快 速吸入样品定量环中，同时将含有在线内标的空白 载气不断泵送至雾化器中。步骤 2 ― 进样（右上 图）。然后旋转 7 通阀，将载气切换到定量环中， 将前面的样品推入雾化器中。与此同时，自动进样 器针头移至清洗口，在加载下一个样品之前对样品 引入管线进行冲洗。

1000 µL 的定量环体积提供了足够长的稳态信号， 由此可在待采集的两种不同池模式下完成三次重复 测定。这一配置突出了在 He 模式下有效去除干扰 的重要实际优势之一，其中可采用相同的池气体和 条件去除所有多原子干扰，从而仅需对所有受干扰 的分析物采用一种池模式。Agilent 7900 ICP-MS 上 的 ORS4 还具有快速池气体切换功能，因此每次进样 可在两种池模式（He 模式和无气体模式）下重复 采集三次。相比之下，在利用反应池气体的 ICP-MS 系统上使用不连续进样时，多元素分析所需的不同 反应气体的切换和池设置需要的时间显著延长，因析，或者采取其他可替代的干扰控制手段。 通过长时间分析一个典型环境样品序列来测试准确 度、分析效率和长期稳定性，此类分析代表了合同 环境实验室所面临的日常工作量。样品包括 EPA 方 法 6020A 所规定的水/土壤/沉积物的有证标准物质 (CRM)、加标样品以及质量控制 (QC) 样品（图 2）。 利用 1% HNO3 和 0.5% HCl 基质配制校准标样。无需 基质匹配，且在整个 9.5 h 的序列分析中无需进行 重新校准。

结果 本研究对于大多数元素采用 He 反应池模式，并对 低质量数元素采用无气体模式。总之，在 9 小时 35 分钟的时间内测试了 383 个样品，每个样品的运行 时间为 90 秒。与使用配备 ISIS 2 的 7700x ICP-MS 开 展的类似研究相比，通量提高了约 30% [3]。 方法检测限 对低浓度标样重复测定十次计算 3σ 方法检测限 (MDL)，标样中含痕量元素 0.1 ppb、矿物元素 10 ppb 和 Hg 0.01 ppb（表 2）。在无气体模式下采集铍，并 在 He 模式下采集其他元素。采用尽可能短的积分 时间，以大程度缩短总采集时间。这些并非“最 佳”检测限，而是足以满足方法要求的检测限。利 用更长的分析时间，以及对更高纯度试剂和清洁工 作实践方法的大量投资可以降低背景的污染水平， 从而实现更低的检测限，但是这种做法将导致分析 成本相应的增加。