Übersicht
ICP-MS ist die Abkürzung für Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (inductively-coupled-plasma mass-spectometry). Anhand dieser Analysemethode kann eine Vielzahl von Elementen inklusive deren Isotope in verhältnismäßig kurzer Zeit bestimmt werden. Aufgrund der extrem hohen Nachweisstärke ist die ICP-MS eines der meist genutzten Verfahren der Spurenanalytik.
Aufbau
Ein ICP-MS setzt sich aus einer Probeneinbringungsvorrichtung, einer Anregungsquelle, dem sogenannten induktiv gekoppeltem Plasma, einem Trennsystem, dem Massenspektrometer und einem Detektor, einem Elektronenvervielfacher, zusammen.
Funktion
Die flüssigen Proben werden mit Hilfe eines Zerstäubersystems in das induktiv gekoppelte Plasma eingebracht. Das Zerstäubungssystem erzeugt feines Aerosol, das sich aus einem homogenen Tröpfchenverhältnis und einer geringen Tröpfchengröße zusammensetzt. Die geladenen Teilchen werden durch die Ionisierung in der Induktionsspule eines Hochfrequenz-Generators gebildet. Im Allgemeinen wird das leicht zu ionisierende Gas Argon eingesetzt. Das erzeugte Aerosol wird bei einer Temperatur von ca. 6000 °C verdampft, atomisiert und ionisiert. Diese entstandenen Ionen werden in einem Massenanalysator getrennt. Dort werden die Ionen aus dem zunächst herrschenden Normaldruckbereich in den Hochvakuumbereich extrahiert. Der Massenanalysator setzt sich aus vier parallelen Metallstäben zusammen. Diese sind in gleichen Abständen um eine Achse angeordet. An diesen Metallstäben wird ein Gleichstrom angelegt, wodurch die Ionen nach Masse/Ladung aufgetrennt werden. Die aus dem Massenanalysator wieder austretenden Ionen, werden durch einen Elektronenvervielfacher detektiert. Am Eingang des Elektronenvervielfachers wird eine negative Spannung angelegt. Durch diese werden die positiven Ionen angezogen. Die Ionen treffen somit auf einen mit Metalloxid beschichteten Elektronenvervielfacher und schlagen aus diesem Sekundärelektronen heraus. Am Ende des Elektronenvervielfachers werden die Elektronen als Signal detektiert. Die Masse ist somit eine charakteristische Eigenschaft jedes Elements und dient folglich zum qualitativen als auch zum quantitativen Nachweis. Zudem ist es möglich das Isotopenverhältnis zu bestimmen. Einschränkungen ergeben sich bei einem ICP-MS häufig durch gerätspezifisches Untergrundrauschen, sowie durch Interferenzen des Systems.
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