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赛默飞质谱仪ELEMENT XR ICP-MS的最大样品负荷是多少?

赛默飞(Thermo Fisher)ELEMENT XR HR‑ICP‑MS 在样品负荷方面主要受两方面限制――样品中溶解固体(TDS)浓度和样品体积(volume)。下面我从多个层面梳理说明。

一、溶解固体(TDS)浓度限制

根据 ICP‑MS 样品介绍的标准作法,如果样品溶液中的 TDS 超过 0.2 %~0.5 %(w/v),通常会产生以下问题:

  • 喷雾器和离子源堵塞,造成信号漂移或甚至中断;

  • 等离子体过载,引起稳定性下降,影响数据准确性

因此,ELEMENT XR 推荐在标准液体进样方式下,保持 TDS ≤ 0.5 %;若样品基质复杂(如高含盐、强酸强碱、有机高含量等),建议稀释或改用专用喷雾系统(如干雾 Nebulizer、Jet Interface)来提高耐受性


二、样品体积要求

虽然仪器本身并不限制进样体积,但实际测量时会受以下因素影响:

  • 进样系统配置:配套的 CETAC 自动进样器(如 ASX‑260 可容纳 180 样、ASX‑520 可容纳 360 样等)决定一次性可上样的容量和瓶数量

  • 分析准确性与重测需求:地质、环境、半导体领域常规建议采集和进样至少 2–5 mL,优选 5–15 mL,以便留样调整、平行测与结果复核

常见进样瓶为 15 mL 离心管或特氟龙瓶,结合 Liquid Nebulizer(雾化器)、喷雾池,仪器可稳定运行;但如果样品体积过小,可能无法完成质控与定标任务。


三、浓度动态范围(可测矩阵丰度)

ELEMENT XR 最大特色是具备超过 12 个数量级的动态线性响应(cps 即计数率从 ~0.2 cps 到 > 10¹² cps 不饱和) 。这个设计使得仪器能够在同一次分析中同时测定超痕量元素(ppq—fg/g)与高浓度矩阵元素(% 级别)而无需分段分析或重采样。

然而,这里的“矩阵元素”是指 待测元素原子浓度水平,如分析 Fe 到 Na 到 Pb,范围跨度极大,并不直接等于“样品负荷”的物理或化学概念。


四、干雾进样与 Jet Interface 提高负荷

为了更高强度的 TDS 或提升灵敏度,ELEMENT XR 可选配:

  • 干雾进样系统(desolvating nebulizer)+ Jet Interface,在干等离子条件下可实现灵敏度提升 30–50 倍,并支持 TDS 更高水平的样品

  • 此时仪器仍保持 > 10¹² cps 动态范围,性能稳定。

这意味着样品中即使含有较高比例干物质(如高盐、有机基质等),都可以被有效引入并检测;但同时也伴随系统维护要求提升(如尾随清洗、气相干扰控制等)。


五、归纳总结:「最大样品负荷」解析

限制类型标准条件强化配置(如干雾 + Jet)
TDS(总溶解固体)≤ 0.2–0.5 %(水相)可显著升高,但需改用干雾系统
样品体积最低 2 mL 建议 5–15 mL与标准无异,但需留存足够体积
来源浓度范围无需稀释,覆盖 fg/g–% 级元素同上,动态范围不变,但灵敏提高

因此,严格来说:

  • 如果你采用的是 标准液体进样系统,那么样品中 TDS 建议 ≤ 0.5 %,容积建议 ≥ 2 mL(最佳 5–15 mL);

  • 如果配置了 Jet Interface + 干雾系统,你可以引入 更高 TDS 或更复杂基质 的样品,实现极高灵敏度和稳定性;

  • 不论哪种配置,ELEMENT XR 的动态负荷范围依赖于系统连通性与清洗策略,建议按样品类型制定 SOP,并咨询赛默飞售后确认最佳方案。

建议操作流程

  1. 确定样品性质(TDS、基质类型、有机含量、有无互干扰);

  2. 若 TDS ≤ 0.2–0.5 %,沿用标准液体进样即可;浓度超过,强烈建议启用干雾进样系统;

  3. 样品容积 ≥ 5 mL 最适合后续质控与重测步骤;

  4. 具体应用最好联系 Thermo Fisher 技术支持或本地业务代表,获取匹配喷雾系统、进样参数优化建议。


结语

赛默飞 ELEMENT XR HR‑ICP‑MS 本身并没有“最大样品负荷”的硬性数值限制,关键在于你是否:

  • 控制样品 TDS ≤ 0.5 %,

  • 提供够用的样品体积,

  • 配合适合样品类型的进样系统,

  • 并在操作中维持系统稳定与清洁。