一、碰撞反應(yīng)池主要作用：

    ICP-MS由進(jìn)樣系統(tǒng)，ICP 離子源，接口部分，離子傳輸系統(tǒng)，離子檢測系統(tǒng)，碰撞/反應(yīng)池，真空系統(tǒng)，質(zhì)量分析器，以及相應(yīng)的計算機(jī)控制組成。依次進(jìn)行樣品的離子化、離子的提取、聚焦傳輸、分離和檢測。碰撞反應(yīng)池裝置一般位于離子光學(xué)系統(tǒng)和質(zhì)量分析器之間，是 ICP-MS 去除多原子離子干擾的重要部件。       

    ICP-MS 分析過程中主要受到質(zhì)譜干擾和非質(zhì)譜干擾。質(zhì)譜干擾主要有同量異位素、多原子離子、難熔氧化物、雙電荷離子和背景質(zhì)譜，碰撞反應(yīng)池在抑制質(zhì)譜干擾方面發(fā)揮了主要作用。

二、碰撞反應(yīng)池類型：

    目前商品化的碰撞/反應(yīng)池系統(tǒng)主要有以下 4 種類型：四極桿動態(tài)反應(yīng)池（DRC），六極桿碰撞池（CCT），八極桿碰撞/反應(yīng)池（ORS）和無多極桿的碰撞反應(yīng)接口（CRI）。除 CRI 外，都是由桶狀的池體構(gòu)成，池體內(nèi)裝有多極桿，兩端留有離子進(jìn)出的孔，桶壁留有碰撞或反應(yīng)氣體進(jìn)出的孔。充入碰撞或反應(yīng)氣，維持在比周圍真空腔內(nèi)壓力稍高的增壓狀態(tài)。

三、碰撞反應(yīng)池消除干擾的方法原理：

    目前碰撞反應(yīng)技術(shù)已經(jīng)作為 ICP-MS 去除多原子離子干擾的主要手段，作用機(jī)理可分為3種：碰撞解離型(CID) 、動能歧視型(KED) 和化學(xué)反應(yīng)型(CR)。

    1、碰撞解離型（CID）工作方式的有效性取決于干擾分子離子與目標(biāo)待測離子的能量差別，作用機(jī)理是多原子離子在和氣體碰撞后分解為中性粒子和離子而去除其干擾。對于不同類型的干擾沒有特定選擇性。

    2、動能歧視型（KED）的原理是：多原子離子的碰撞截面比待測離子大，在和氣體碰撞過程中會損失更多的動能，通過在碰撞反應(yīng)池后設(shè)置合適的能量壁壘可使干擾離子不能進(jìn)入質(zhì)量分析器而去除其干擾。

    3、化學(xué)反應(yīng)型（CR）是通過離子-分子反應(yīng)將離子束中的多原子或同質(zhì)干擾粒子消除的過程，封閉的池體內(nèi)引入一種碰撞或反應(yīng)性氣體，粒子束中的分析離子和多原子干擾離子經(jīng)過化學(xué)分辨后，由只加射頻的多極桿傳輸元件將離子束有效地傳輸?shù)劫|(zhì)量分析器進(jìn)行測定。具有高度選擇性，適用于對于CID 或 KED 方式消除干擾效果不足的特定元素。其中離子-分子反應(yīng)有電荷轉(zhuǎn)移、質(zhì)子轉(zhuǎn)移、原子轉(zhuǎn)移、締合反應(yīng)和縮合反應(yīng)等類型。當(dāng)反應(yīng)條件適合時，具有極強(qiáng)的消除干擾能力。缺點(diǎn)是針對不同的干擾需要選擇不同的反應(yīng)氣體和反應(yīng)條件，而且化學(xué)反應(yīng)可能產(chǎn)生一系列副反應(yīng)產(chǎn)物和未知的新干擾。

四、碰撞反應(yīng)池的區(qū)分：

    碰撞反應(yīng)池常用碰撞池或者反應(yīng)池來命名。池體內(nèi)通過物理碰撞來消除多原子離子干擾的裝置稱之為碰撞池，通過化學(xué)反應(yīng)去除或者轉(zhuǎn)化多原子離子干擾的裝置稱之為反應(yīng)池。碰撞池一般池體增壓較小，而離子動能稍大。通常用的氣體為弱反應(yīng)性氣體H₂或者混合氣體H₂/He 或 NH₃/He（以 He 為主體）。反應(yīng)池內(nèi)池增壓較高，離子動能則較弱。通常使用強(qiáng)反應(yīng)氣體NH₃、CH₄和弱反應(yīng)氣體H₂。碰撞氣有 He、Xe。大量的實驗和應(yīng)用證明， NH₃是一種非常有效的消除氬基多原子離子干擾的反應(yīng)氣 。

    按去除副產(chǎn)物手段區(qū)分，對碰撞反應(yīng)池的另一種論述為質(zhì)量歧視效應(yīng)和動能歧視效應(yīng)。四極桿碰撞反應(yīng)池一般使用質(zhì)量歧視來消除干擾，而六極桿和八極桿碰撞反應(yīng)池的多原子離子干擾主要依靠動能歧視去除。

五、碰撞反應(yīng)池的性能優(yōu)化：

    樣品檢測之前，需要在保證信號強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，以低檢出限、低背景信號強(qiáng)度和高信噪比為標(biāo)準(zhǔn)，考察碰撞/反應(yīng)氣的類型及流速、RPq值、偏置電壓等對多原子分子離子干擾的影響，進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，得到各參數(shù)的最優(yōu)設(shè)置。

    碰撞反應(yīng)池技術(shù)對一些特殊基體和難分析元素的檢測起到了重要作用，大大擴(kuò)展了ICP-MS的應(yīng)用范圍，提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

煙臺市食品藥品檢驗檢測中心 于曉靜