مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

مطيافية الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا ( ICP-MS ) هي نوع من مطيافية الكتلة تستخدم بلازما مقترنة حثيًا لتأيين العينة. تعمل هذه التقنية على تفتيت العينة وإنتاج أيونات ذرية وأيونات متعددة الذرات صغيرة ، والتي يتم الكشف عنها لاحقًا. وتُعرف هذه التقنية وتُستخدم لقدرتها على الكشف عن المعادن والعديد من اللافلزات في العينات السائلة بتراكيز منخفضة جدًا. كما يمكنها الكشف عن نظائر مختلفة لنفس العنصر، مما يجعلها أداة متعددة الاستخدامات في الوسم النظائري .

بالمقارنة مع مطيافية الامتصاص الذري ، تتميز مطيافية الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) بسرعة ودقة وحساسية أعلى. مع ذلك، بالمقارنة مع أنواع أخرى من مطيافية الكتلة، مثل مطيافية الكتلة بالتأين الحراري (TIMS) ومطيافية الكتلة بتفريغ التوهج (GD-MS)، تُدخل مطيافية الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) العديد من المواد المتداخلة: غاز الأرجون من البلازما، والغازات المكونة للهواء التي تتسرب عبر فتحات المخروط، والتلوث الناتج عن الأواني الزجاجية والمخاريط.

عناصر

البلازما المقترنة حثيًا

البلازما المقترنة حثيًا هي بلازما يتم تنشيطها ( تأيينها ) عن طريق تسخين الغاز حثيًا باستخدام ملف كهرومغناطيسي ، وتحتوي على تركيز كافٍ من الأيونات والإلكترونات لجعل الغاز موصلًا للكهرباء . لا يلزم تأيين كل الغاز حتى يكتسب خصائص البلازما؛ إذ يكفي تأيين 1% فقط لتكوين بلازما. [ 1 ] تكون البلازما المستخدمة في التحليل الطيفي الكيميائي متعادلة كهربائيًا بشكل أساسي، حيث تتوازن كل شحنة موجبة على أيون مع إلكترون حر. في هذه البلازما، تكون الأيونات الموجبة أحادية الشحنة تقريبًا، بينما يوجد عدد قليل من الأيونات السالبة، لذا يتساوى تقريبًا عدد الأيونات والإلكترونات في كل وحدة حجم من البلازما.

تتميز أجهزة البلازما المقترنة حثيًا (ICPs) بنمطين للتشغيل، هما النمط السعوي (E) ذو كثافة البلازما المنخفضة، والنمط الحثي (H) ذو كثافة البلازما العالية، ويحدث الانتقال من نمط التسخين E إلى H عند تطبيق مدخلات خارجية. [ 2 ] ويعمل مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا في النمط H.

ما يُميّز مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) عن غيره من أنواع مطياف الكتلة غير العضوية هو قدرته على أخذ عينات من المادة المراد تحليلها بشكل مستمر ودون انقطاع. وهذا يختلف عن أنواع مطياف الكتلة غير العضوية الأخرى، مثل مطياف الكتلة بتفريغ التوهج (GDMS) ومطياف الكتلة بالتأين الحراري (TIMS)، التي تتطلب عملية من مرحلتين: إدخال العينة (أو العينات) في حجرة مفرغة من الهواء، وإغلاق الحجرة، وتفريغ الهواء، ثم تنشيط العينة، ما يؤدي إلى إرسال الأيونات إلى محلل الكتلة. أما في مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا، فتكون العينة المراد تحليلها تحت الضغط الجوي. ومن خلال الاستخدام الفعال للضخ التفاضلي؛ أي مراحل تفريغ متعددة تفصل بينها فتحات تفاضلية، تُنقل الأيونات المتولدة في بلازما الأرجون، بمساعدة تقنيات التركيز الكهروستاتيكي المختلفة، عبر محلل الكتلة إلى الكاشف (أو الكواشف) ليتم عدّها. لا يُمكّن هذا المحلل من زيادة إنتاجية العينات (عدد العينات بمرور الوقت) بشكل جذري فحسب، بل أتاح أيضًا إمكانية إجراء ما يُعرف بـ "الاستحواذ الزمني". وقد استفادت التقنيات المُدمجة، مثل كروماتوغرافيا السائل المقترنة بقياس الطيف الكتلي بالبلازما المقترنة حثيًا (LC-ICP-MS)، واستئصال الليزر المقترن بقياس الطيف الكتلي بالبلازما المقترنة حثيًا (LA-ICP-MS)، وحقن التدفق المقترن بقياس الطيف الكتلي بالبلازما المقترنة حثيًا (FIA-ICP-MS)، وغيرها، من هذه التقنية الحديثة نسبيًا. وقد حفّز ذلك تطوير أدوات بحثية جديدة، بما في ذلك الكيمياء الجيولوجية والكيمياء الجنائية، والكيمياء الحيوية وعلم المحيطات. بالإضافة إلى ذلك، أحدثت الزيادة في إنتاجية العينات من عشرات العينات يوميًا إلى مئات العينات يوميًا ثورة في التحليل البيئي، مما خفّض التكاليف. ويرجع ذلك أساسًا إلى أنه بينما تتعرض العينة للضغط البيئي، فإن جهاز التحليل والكاشف يتعرضان لضغط يُعادل 1/10 مليون من هذا الضغط أثناء التشغيل العادي.

يُستخدم جهاز البلازما المقترنة حثيًا (ICP) في التحليل الطيفي، ويُغذى بشعلة تتكون من ثلاثة أنابيب متحدة المركز، مصنوعة عادةً من الكوارتز ، مع إمكانية استخدام الياقوت في الأنبوب الداخلي (الحاقن) عند استخدام حمض الهيدروفلوريك . يوضع طرف هذه الشعلة داخل ملف حثي مزود بتيار كهربائي بترددات الراديو. يُضخ غاز الأرجون (عادةً من 13 إلى 18 لترًا في الدقيقة) بين الأنبوبين الخارجيين للشعلة، وتُحدث شرارة كهربائية لفترة وجيزة لإدخال إلكترونات حرة في تيار الغاز. تتفاعل هذه الإلكترونات مع المجال المغناطيسي بترددات الراديو للملف الحثي، فتتسارع أولًا في اتجاه، ثم في الاتجاه المعاكس، مع تغير المجال بتردد عالٍ (عادةً 27.12 مليون دورة في الثانية). تصطدم الإلكترونات المتسارعة بذرات الأرجون، وقد يؤدي التصادم أحيانًا إلى فقدان ذرة الأرجون لأحد إلكتروناتها. يتسارع الإلكترون المنطلق بدوره بفعل المجال المغناطيسي المتغير بسرعة. وتستمر هذه العملية حتى يتوازن معدل إطلاق الإلكترونات الجديدة في التصادمات مع معدل إعادة اتحاد الإلكترونات مع أيونات الأرجون (ذرات فقدت إلكترونًا). ينتج عن ذلك كرة نارية تتكون في معظمها من ذرات الأرجون مع نسبة ضئيلة من الإلكترونات الحرة وأيونات الأرجون. درجة حرارة البلازما مرتفعة جدًا، تصل إلى حوالي 10000 كلفن. كما تُصدر البلازما ضوءًا فوق بنفسجي، لذا يُنصح بعدم النظر إليها مباشرةً لأسباب تتعلق بالسلامة.

يمكن الاحتفاظ بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP) داخل شعلة الكوارتز لأن تدفق الغاز بين الأنبوبين الخارجيين يبقي البلازما بعيدًا عن جدران الشعلة. يُضخ عادةً تدفق ثانٍ من الأرجون (حوالي لتر واحد في الدقيقة) بين الأنبوب المركزي والأنبوب الوسيط لإبعاد البلازما عن نهاية الأنبوب المركزي. يُضخ تدفق ثالث من الغاز (أيضًا حوالي لتر واحد في الدقيقة) إلى الأنبوب المركزي للشعلة. يمر هذا التدفق الغازي عبر مركز البلازما، حيث يشكل قناةً أبرد من البلازما المحيطة بها، ولكنها لا تزال أسخن بكثير من اللهب الكيميائي. تُدخل العينات المراد تحليلها إلى هذه القناة المركزية، عادةً على شكل رذاذ سائل يتكون بتمرير العينة السائلة عبر مرذاذ.

لتحقيق أقصى درجة حرارة للبلازما (وبالتالي كفاءة التأين) واستقرارها، يجب إدخال العينة عبر الأنبوب المركزي بأقل كمية ممكنة من السائل (حمل المذيب)، وبقطرات متجانسة الحجم. يمكن استخدام مرذاذ للعينات السائلة، متبوعًا بغرفة رش لإزالة القطرات الكبيرة، أو يمكن استخدام مرذاذ لإزالة المذيب لتبخير معظمه قبل وصوله إلى الشعلة. كما يمكن إدخال العينات الصلبة باستخدام الاستئصال بالليزر. تدخل العينة القناة المركزية لجهاز البلازما المقترنة حثيًا (ICP)، وتتبخر، وتتفكك جزيئاتها، ثم تتأين ذراتها المكونة. عند درجات الحرارة السائدة في البلازما، تتأين نسبة كبيرة من ذرات العديد من العناصر الكيميائية، حيث تفقد كل ذرة إلكترونها الأقل ارتباطًا لتكوين أيون أحادي الشحنة. يتم اختيار درجة حرارة البلازما لزيادة كفاءة التأين للعناصر ذات طاقة التأين الأولى العالية، مع تقليل التأين الثاني (الشحن المزدوج) للعناصر ذات طاقة التأين الثانية المنخفضة.

مطياف الكتلة

لربطها بقياس الطيف الكتلي ، تُستخلص الأيونات من البلازما عبر سلسلة من المخاريط إلى مطياف الكتلة، وعادةً ما يكون رباعي الأقطاب . تُفصل الأيونات بناءً على نسبة كتلتها إلى شحنتها، ويستقبل الكاشف إشارة أيونية تتناسب مع تركيزها.

يمكن تحديد تركيز العينة من خلال المعايرة باستخدام مواد مرجعية معتمدة ، مثل المعايير المرجعية أحادية أو متعددة العناصر. كما يُتيح مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) إجراء قياسات كمية باستخدام تخفيف النظائر ، وهي طريقة أحادية النقطة تعتمد على معيار مُخصب بالنظائر. ولزيادة قابلية التكرار والتعويض عن الأخطاء الناتجة عن اختلاف الحساسية، يُمكن إضافة معيار داخلي .

تشمل أجهزة تحليل الكتلة الأخرى المقترنة بأنظمة ICP أنظمة القطاع المغناطيسي الكهروستاتيكي ذات التركيز المزدوج مع جامع واحد ومتعدد، بالإضافة إلى أنظمة زمن الطيران ( تم استخدام كل من المسرعات المحورية والمتعامدة ) .

التطبيقات

يُعدّ استخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) من أكثر الاستخدامات شيوعًا في المجالين الطبي والشرعي، وتحديدًا في علم السموم. قد يطلب الطبيب إجراء تحليل للمعادن لأسباب عديدة، مثل الاشتباه في التسمم بالمعادن الثقيلة، أو وجود مشاكل أيضية، أو حتى مشاكل في الكبد. وبحسب المعايير الخاصة بكل مريض، تتنوع العينات التي تُجمع للتحليل، بدءًا من الدم الكامل والبول والبلازما والمصل، وصولًا إلى خلايا الدم الحمراء المكدسة. كما يُستخدم هذا الجهاز بشكل أساسي في المجال البيئي، حيث تشمل تطبيقاته فحص المياه للبلديات والأفراد، وصولًا إلى تحليل التربة والمياه والمواد الأخرى للأغراض الصناعية. [ 3 ]

في السنوات الأخيرة، برزت الحاجة الماسة لتحليل المعادن باستخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) في مجال الرصد الصناعي والبيولوجي. يُلزم أصحاب العمل العاملين في المصانع التي يُحتمل فيها التعرض للمعادن، كمصانع البطاريات، بإجراء تحاليل دورية للدم أو البول للكشف عن سمية المعادن. وقد أصبح هذا الرصد ممارسة إلزامية تُطبقها إدارة السلامة والصحة المهنية الأمريكية ، وذلك لحماية العمال من مخاطر بيئة العمل وضمان التناوب السليم في مهام العمل (أي نقل الموظفين من مواقع عمل ذات تعرض عالٍ إلى مواقع عمل ذات تعرض منخفض).

يُستخدم مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) على نطاق واسع في مجال الجيوكيمياء لتحديد العمر الإشعاعي، حيث يُستخدم لتحليل الوفرة النسبية للنظائر المختلفة، وخاصة اليورانيوم والرصاص. يُعدّ ICP-MS أكثر ملاءمةً لهذا التطبيق من مطياف الكتلة بالتأين الحراري المستخدم سابقًا ، نظرًا لسهولة تأيين العناصر ذات طاقة التأين العالية مثل الأوزميوم والتنغستن . وللحصول على نسب دقيقة للغاية، تُستخدم عادةً أجهزة متعددة المُجمِّعات لتقليل تأثير التشويش على النسب المحسوبة.

في مجال قياس التدفق الخلوي ، تستخدم تقنية جديدة مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) كبديل عن الفلوركرومات التقليدية . باختصار، بدلًا من وسم الأجسام المضادة (أو غيرها من المجسات البيولوجية) بالفلوركرومات، يُوسم كل جسم مضاد بمزيج مميز من اللانثانيدات . عند تحليل العينة المراد دراستها باستخدام ICP-MS في جهاز قياس تدفق خلوي متخصص، يمكن تحديد كل جسم مضاد وقياس كميته بفضل "بصمة" ICP المميزة. نظريًا، يمكن تحليل مئات المجسات البيولوجية المختلفة في خلية واحدة، بمعدل 1000 خلية تقريبًا في الثانية. ولأن العناصر تُميز بسهولة في ICP-MS، تُحل مشكلة التعويض في قياس التدفق الخلوي المتعدد بشكل فعال.

يُعدّ التحليل الطيفي الكتلي بالبلازما المقترنة حثيًا بالاستئصال الليزري (LA-ICP-MS) تقنيةً فعّالةً لتحليل العناصر في مجموعة واسعة من المواد التي تُصادف في القضايا الجنائية. وقد طُبّقت هذه التقنية بنجاح في مجالات الطب الشرعي، والمعادن، والزجاج، والتربة، ودهانات السيارات، والعظام والأسنان، وأحبار الطباعة، والعناصر النزرة، وبصمات الأصابع، والورق. ومن بين هذه التطبيقات، يبرز تحليل الزجاج الجنائي كأحد أهمّها، حيث تُقدّم هذه التقنية فائدةً كبيرةً. ففي حوادث الدهس والفرار، والسطو، والاعتداءات، وإطلاق النار من السيارات، والتفجيرات، قد تتخلّل شظايا زجاجية يُمكن استخدامها كدليل على وجود صلة في قضايا نقل الزجاج. وتُعتبر تقنية LA-ICP-MS من أفضل التقنيات لتحليل الزجاج نظرًا لسرعة تحضير العينات وصغر حجمها (أقل من 250 نانوجرامًا). إضافةً إلى ذلك، لا تتطلّب هذه التقنية إجراءات معقدة أو التعامل مع مواد خطرة كما هو الحال في هضم العينات. يُتيح ذلك الكشف عن العناصر الرئيسية والثانوية والنادرة بدقة عالية. تُستخدم مجموعة من الخصائص لقياس عينات الزجاج، مثل الخصائص الفيزيائية والبصرية، بما في ذلك اللون والسماكة والكثافة ومعامل الانكسار. ويمكن أيضًا، عند الضرورة، إجراء تحليل للعناصر لتعزيز قيمة العينة.

صناعة الأدوية

في صناعة الأدوية، يُستخدم مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) للكشف عن الشوائب غير العضوية في المستحضرات الصيدلانية ومكوناتها. وقد أدت المستويات القصوى المسموح بها للتعرض للمعادن الثقيلة من المكملات الغذائية، والتي تم إدخالها في دستور الأدوية الأمريكي (USP ) « 232 » الشوائب العنصرية - الحدود [ 4 ] و« 233» الشوائب العنصرية - الإجراءات [ 5 ] ، إلى زيادة الحاجة إلى تقنية ICP-MS، حيث كانت الطرق التحليلية الأخرى كافية في السابق. [ 6 ] ويمكن أن توفر مستحضرات التجميل، مثل أحمر الشفاه، التي يتم العثور عليها في مسرح الجريمة معلومات جنائية قيّمة. فقد تكون لطخات أحمر الشفاه المتبقية على أعقاب السجائر، والأواني الزجاجية، والملابس، والفراش، والمناديل، والورق، وما إلى ذلك، أدلة قيّمة. كما قد يشير أحمر الشفاه الذي يتم العثور عليه على الملابس أو الجلد إلى وجود اتصال جسدي بين الأفراد. ويمكن أن يوفر التحليل الجنائي لآثار لطخات أحمر الشفاه التي تم العثور عليها معلومات قيّمة حول الأنشطة الأخيرة للضحية أو المشتبه به. يمكن استخدام تحليل العناصر النزرة لمسحات أحمر الشفاه لتكملة الإجراءات المقارنة البصرية الحالية لتحديد ماركة أحمر الشفاه ولونه.

صُممت تقنية مطيافية الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا للجسيمات المفردة (SP ICP-MS) لتحليل معلقات الجسيمات في عام 2000 على يد كلود ديغيلدر. وقد اختبر هذه المنهجية الجديدة لأول مرة في معهد فوريل التابع لجامعة جنيف، وعرض هذا النهج التحليلي الجديد في ندوة "Colloid 2oo2" خلال اجتماع ربيع 2002 للجمعية الأوروبية لأبحاث المواد (EMRS)، وفي وقائع المؤتمر عام 2003. [ 7 ] تقدم هذه الدراسة نظرية تقنية SP ICP-MS ونتائج الاختبارات التي أُجريت على جزيئات الطين (المونتموريلونيت) بالإضافة إلى معلقات أخرى من الغرويات. ثم جُرِّبت هذه الطريقة على جسيمات ثاني أكسيد الثوريوم النانوية بواسطة ديغيلدر وفافارجر (2004)، [ 8 ] وثاني أكسيد الزركونيوم بواسطة ديغيلدر وآخرون (2004) [ 9 ] وجسيمات الذهب النانوية، التي تُستخدم كركيزة في الصيدلة النانوية، ونُشرت بواسطة ديغيلدر وآخرون (2006). [ 10 ] لاحقًا، أدت دراسة جسيمات ثاني أكسيد اليورانيوم النانوية والميكروية إلى نشر دراسة مفصلة، ​​انظر ديغيلدر وآخرون (2006). [ 11 ] منذ عام 2010، ازداد الاهتمام بتقنية SP ICP-MS بشكل كبير.

تشمل التقنيات الجنائية السابقة المستخدمة في التحليل العضوي لأحمر الشفاه عن طريق المقارنة التركيبية: كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة (TLC)، والكروماتوغرافيا الغازية (GC)، والكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC). توفر هذه الطرق معلومات مفيدة لتحديد أنواع أحمر الشفاه. مع ذلك، تتطلب جميعها أوقات تحضير طويلة للعينات وتؤدي إلى تلفها. أما التقنيات غير المتلفة للتحليل الجنائي لبقع أحمر الشفاه فتشمل: الملاحظة الفلورية بالأشعة فوق البنفسجية المقترنة بالكروماتوغرافيا الغازية بتقنية التطهير والاحتجاز، والقياس الطيفي المجهري، والمجهر الإلكتروني الماسح مع مطياف تشتت الطاقة (SEM-EDS)، ومطيافية رامان. [ 12 ]

تحديد أنواع المعادن

يشهد مجال التحليل العنصري اتجاهاً متزايداً نحو تحديد أنواع المعادن ، أو تحديد حالة أكسدتها ، مثل الكروم والزرنيخ . وتختلف سمية هذه العناصر باختلاف حالة أكسدتها، لذا تتطلب اللوائح الجديدة الصادرة عن هيئات الغذاء تحديد أنواع بعض العناصر. ومن أهم التقنيات المستخدمة لتحقيق ذلك فصل الأنواع الكيميائية باستخدام كروماتوغرافيا السائل عالي الأداء (HPLC) أو تقنية الفصل بالتدفق الميداني ( FFF )، ثم قياس تركيزاتها باستخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثياً (ICP-MS).

تحديد كمية البروتينات والجزيئات الحيوية

يتزايد استخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) كأداة في تحليل التوزيع الكيميائي، والذي يتضمن عادةً فصلًا كروماتوغرافيًا أوليًا وكاشفًا انتقائيًا للعناصر ، مثل مطياف الامتصاص الذري (AAS) ومطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS). على سبيل المثال، يمكن دمج مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) مع كروماتوغرافيا الاستبعاد الحجمي والرحلان الكهربائي الهلامي الأصلي التحضيري لتحديد وقياس كمية البروتينات المعدنية في السوائل الحيوية. [ 13 ] كما يمكن تحليل حالة فسفرة البروتينات.

في عام 2007، طُرح نوع جديد من كواشف وسم البروتينات يُسمى وسوم التقارب المشفرة بالمعادن (MeCAT) لوسم البروتينات كميًا بالمعادن، وخاصة اللانثانيدات. [ 14 ] يتيح وسم MeCAT التحديد الكمي النسبي والمطلق لجميع أنواع البروتينات أو الجزيئات الحيوية الأخرى مثل الببتيدات. يتكون MeCAT من مجموعة وسم جزيئية حيوية محددة الموقع، تحتوي على الأقل على مجموعة مخلبية قوية ترتبط بالمعادن. يمكن تحديد كمية البروتينات الموسومة بـ MeCAT بدقة باستخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) حتى كميات ضئيلة جدًا (أتومول)، وهي حساسية أعلى بمقدار 2-3 مراتب على الأقل من طرق التحديد الكمي الأخرى القائمة على مطياف الكتلة. من الممكن، من خلال إضافة عدة وسوم MeCAT إلى الجزيء الحيوي، تحسين حدود الكشف في تقنية LC-ICP-MS لتصل إلى نطاق الزيبتومول . باستخدام اللانثانيدات المختلفة، يمكن استخدام تقنية MeCAT المتعددة لدراسة حركية البروتينات والببتيدات أو تحليل التعبير التفاضلي للبروتينات ( علم البروتينات )، على سبيل المثال في السوائل البيولوجية. تُستخدم تقنيات الفصل الكهربائي الهلامي ثنائي الأبعاد (DPAGE، أو الفصل الكهربائي الهلامي القابل للذوبان) أو الفصل الكروماتوغرافي لفصل البروتينات الموسومة بـ MeCAT. يمكن إجراء تحليل ICP-MS بالحقن التدفقية لحزم أو بقع البروتين من هلامات DPAGE SDS-PAGE بسهولة عن طريق إذابة هلام DPAGE بعد الفصل الكهربائي وتلوين الهلام. يتم تحديد البروتينات الموسومة بـ MeCAT وقياس كميتها النسبية على مستوى الببتيد باستخدام MALDI-MS أو ESI-MS.

التحليل العنصري

يُتيح مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) تحديد العناصر ذات نطاقات الكتلة الذرية من 7 إلى 250 ( من الليثيوم إلى اليورانيوم )، وأحيانًا أعلى من ذلك. بعض الكتل محظورة، مثل 40 دالتون، نظرًا لوفرة الأرجون في العينة. قد تشمل مناطق التداخل الأخرى الكتلة 80 (بسبب ثنائي الأرجون) والكتلة 56 (بسبب ArO)، حيث تُعيق الأخيرة بشكل كبير الكشف عن الحديد ما لم يكن الجهاز مزودًا بغرفة تفاعل. يمكن تقليل هذه التداخلات باستخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا عالي الدقة (HR-ICP-MS) الذي يستخدم شقين أو أكثر لتضييق الحزمة والتمييز بين القمم المتقاربة. يأتي هذا على حساب الحساسية. على سبيل المثال، يتطلب التمييز بين الحديد والأرجون قدرة فصل تبلغ حوالي 10000، مما قد يُقلل حساسية الحديد بنحو 99%. يمكن بدلاً من ذلك التمييز بين الأنواع المتداخلة باستخدام غرفة تصادم ، والتي يمكنها ترشيح الغازات إما عن طريق التفاعل الكيميائي أو التصادم الفيزيائي.

قد يستخدم جهاز ICP-MS أحادي المجمع مُضاعِفًا في وضع عدّ النبضات لتضخيم الإشارات الضعيفة جدًا، وشبكة تخفيف أو مُضاعِفًا في الوضع التناظري للكشف عن الإشارات المتوسطة، وكأس/دلو فاراداي للكشف عن الإشارات الأقوى. أما جهاز ICP-MS متعدد المجمعات، فقد يحتوي على أكثر من مُجمِّع من هذه الأنواع، وعادةً ما تكون دلاء فاراداي التي تُعدّ أكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنةً بالمجمعات الأخرى. وبهذا المزيج، يُمكن تحقيق نطاق ديناميكي يصل إلى 12 رتبة مقدارية، من جزء واحد لكل كوادريليون (ppq) إلى 100 جزء لكل مليون (ppm).

يُعدّ مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) طريقة شائعة لتحديد الكادميوم في العينات البيولوجية. [ 15 ]

على عكس مطيافية الامتصاص الذري ، التي لا تقيس إلا عنصرًا واحدًا في كل مرة، يتميز مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) بقدرته على مسح جميع العناصر في آنٍ واحد، مما يتيح معالجة العينات بسرعة. وقد فاز جهاز ICP-MS متزامن، قادر على تسجيل الطيف التحليلي الكامل من الليثيوم إلى اليورانيوم في كل تحليل، بالجائزة الفضية في جوائز محرري بيتكون لعام 2010. يمكن لجهاز ICP-MS استخدام أنماط مسح متعددة، يحقق كل منها توازنًا مختلفًا بين السرعة والدقة. يُعد استخدام المغناطيس وحده للمسح بطيئًا بسبب التخلف المغناطيسي ، ولكنه دقيق. يمكن استخدام ألواح كهروستاتيكية بالإضافة إلى المغناطيس لزيادة السرعة، ومع استخدام مُجمِّعات متعددة، يُمكن مسح كل عنصر من الليثيوم-6 إلى أكسيد اليورانيوم-256 في أقل من ربع ثانية. أما في حالة حدود الكشف المنخفضة، والأنواع المتداخلة، والدقة العالية، فقد يزداد وقت العد بشكل ملحوظ. يُعدّ المسح السريع، والنطاق الديناميكي الواسع، ونطاق الكتلة الكبير لجهاز ICP-MS مثاليًا لقياس تراكيز ونسب نظائر متعددة غير معروفة في عينات خضعت لتحضير بسيط (وهي ميزة مقارنةً بجهاز TIMS). ومن أمثلة التطبيقات الصناعية تحليل مياه البحر والبول وعينات الصخور الكاملة المهضومة. كما تُناسب هذه الخصائص عينات الصخور المُستأصلة بالليزر، حيث يكون معدل المسح سريعًا بما يكفي لرسم بياني فوري لأي عدد من النظائر. وهذا يُسهّل أيضًا رسم الخرائط المكانية لحبيبات المعادن.

الجسيمات المفردة

صُممت تقنية مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا للجسيمات المفردة (SP-ICP-MS) لتحليل معلقات الجسيمات عام 2000 على يد كلود ديغيلدر. وقد اختبر هذه المنهجية الجديدة لأول مرة في معهد فوريل التابع لجامعة جنيف، وعرضها في ندوة "Colloid 2oo2" خلال اجتماع ربيع 2002 للجمعية الأوروبية لأبحاث المواد (EMRS)، ونُشرت نتائجها في وقائع المؤتمر عام 2003. تُقدم هذه الدراسة نظرية تقنية SP-ICP-MS ونتائج الاختبارات التي أُجريت على جزيئات الطين (المونتموريلونيت) بالإضافة إلى معلقات أخرى من الغرويات. [ 16 ] ثم جُرّبت هذه الطريقة على جسيمات ثاني أكسيد الثوريوم النانوية، [ 17 ] وثاني أكسيد الزركونيوم [ 18 ] وجسيمات الذهب النانوية [ 19 ] وجسيمات ثاني أكسيد اليورانيوم النانوية والميكروية. [ 20 ]

الأجهزة

فيما يتعلق بالمدخلات والمخرجات ، يستهلك جهاز ICP-MS عينة مُجهزة ويُحولها إلى بيانات طيفية كتلية. تستغرق عملية التحليل الفعلية بعض الوقت، وبعد انقضائه، يُمكن تحويل الجهاز للعمل على العينة التالية. تتطلب سلسلة من قياسات العينات هذه تشغيل البلازما في الجهاز، مع ضرورة استقرار عدد من المعايير التقنية لضمان دقة النتائج وتفسيرها بشكل صحيح. يتطلب الحفاظ على البلازما إمدادًا مستمرًا بالغاز الحامل (عادةً الأرجون النقي) وزيادة في استهلاك الطاقة للجهاز. عندما لا تُبرر هذه التكاليف التشغيلية الإضافية، يُمكن إيقاف تشغيل البلازما ومعظم الأنظمة المساعدة. في وضع الاستعداد هذا، تعمل المضخات فقط للحفاظ على مستوى الفراغ المناسب في مطياف الكتلة.

تم تصميم مكونات جهاز ICP-MS للسماح بتشغيل قابل للتكرار و/أو مستقر.

مقدمة نموذجية

تتمثل الخطوة الأولى في التحليل في إدخال العينة. وقد تم تحقيق ذلك في مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) من خلال وسائل متنوعة.

الطريقة الأكثر شيوعًا هي استخدام البخاخات التحليلية . يحوّل البخاخ السوائل إلى رذاذ، ثم يُدفع هذا الرذاذ إلى البلازما لتكوين الأيونات. تعمل البخاخات بكفاءة عالية مع عينات السوائل البسيطة (مثل المحاليل). مع ذلك، استُخدمت أيضًا مع مواد أكثر تعقيدًا مثل المعلقات . تم ربط أنواع عديدة من البخاخات بجهاز مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS)، بما في ذلك البخاخات الهوائية، وبخاخات التدفق المتقاطع، وبخاخات بابينغتون، والبخاخات فوق الصوتية، وبخاخات إزالة المذيبات. غالبًا ما يُعالج الرذاذ الناتج للحد من حجمه إلى أصغر القطرات، وذلك عادةً باستخدام غرفة رش مزدوجة المسار مبردة بتقنية بلتييه أو غرفة رش إعصارية. يُسهّل استخدام أجهزة أخذ العينات الآلية هذه العملية ويُسرّعها، خاصةً في الأعمال الروتينية ومع أعداد كبيرة من العينات. يمكن أيضًا استخدام بخاخ إزالة المذيبات (DSN)؛ وهو يستخدم أنبوبًا شعريًا طويلًا مُسخّنًا، مُغطى بغشاء من الفلوروبوليمر، لإزالة معظم المذيب وتقليل الحمل على البلازما. تُستخدم أنظمة إدخال إزالة المصفوفة أحيانًا للعينات، مثل مياه البحر، حيث تكون الأنواع محل الاهتمام موجودة بمستويات ضئيلة، ومحاطة بملوثات أكثر وفرة.

يُعدّ الاستئصال بالليزر طريقة أخرى. ورغم أنه كان أقل شيوعًا في الماضي، فقد أصبح شائعًا كوسيلة لإدخال العينات، بفضل زيادة سرعات المسح في مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS). في هذه الطريقة، يُركّز ليزر فوق بنفسجي نابض على العينة، مُحدثًا سحابة من المادة المُستأصلة، والتي يمكن دفعها إلى البلازما. يُمكّن هذا علماء الجيوكيمياء من رسم خريطة مكانية لتكوين النظائر في المقاطع العرضية لعينات الصخور، وهي أداة تُفقد عند هضم الصخر وإدخاله كعينة سائلة. صُممت الليزرات المُخصصة لهذه المهمة بحيث تتمتع بقدرة خرج قابلة للتحكم بدرجة عالية وتوزيعات طاقة شعاعية منتظمة، لإنتاج حفر ذات قاع مسطح وقطر وعمق مُحددين.

في كل من عمليات الاستئصال بالليزر وأجهزة التبخير لإزالة المذيبات، يمكن أيضًا إدخال كمية صغيرة من النيتروجين إلى تدفق الأرجون. يوجد النيتروجين على شكل ثنائي، لذا فهو يمتلك أنماط اهتزازية أكثر ويكون أكثر كفاءة في استقبال الطاقة من ملف الترددات الراديوية المحيط بالشعلة.

تُستخدم أيضًا طرق أخرى لإدخال العينات. تعتمد طريقتان، هما التبخير الكهروحراري (ETV) والتبخير باللهب (ITV)، على استخدام أسطح ساخنة (عادةً من الجرافيت أو المعدن) لتبخير العينات قبل إدخالها. ويمكن استخدام كميات ضئيلة جدًا من السوائل أو المواد الصلبة أو المعلقات في هاتين الطريقتين. كما تُعرف طرق أخرى، مثل توليد البخار.

شعلة البلازما

مرذاذ جهاز ICP
بناء شعلة بلازما مقترنة حثيًا. [ 21 ] أ: تدفق غاز التبريد المماسي إلى أنبوب الكوارتز الخارجي ب: تدفق غاز التفريغ (عادة الأرجون) ج: تدفق الغاز الحامل مع العينة د: ملف الحث الذي يشكل المجال المغناطيسي القوي داخل الشعلة هـ: متجهات قوة المجال المغناطيسي و: شعلة البلازما (التفريغ).

تُصنع البلازما المستخدمة في مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) عن طريق تأيين غاز الأرجون جزئيًا (Ar → Ar⁺ + e⁻ ) . وتُستمد الطاقة اللازمة لهذا التفاعل من خلال نبض تيار كهربائي متناوب في ملف الحمل المحيط بشعلة البلازما مع تدفق غاز الأرجون.

بعد حقن العينة، تتسبب درجة الحرارة العالية للبلازما في انفصالها إلى ذرات منفردة (التذرية). ثم تقوم البلازما بتأيين هذه الذرات (M → M + + e − ) بحيث يمكن الكشف عنها بواسطة مطياف الكتلة.

يُستخدم بلازما مقترنة حثيًا (ICP) في التحليل الطيفي، ويُحافظ على هذا البلازما داخل شعلة تتكون من ثلاثة أنابيب متحدة المركز، مصنوعة عادةً من الكوارتز. ومن أبرز تصميماتها شعلتا فاسيل وغرينفيلد. [ 22 ] يُوضع طرف هذه الشعلة داخل ملف حثي مزود بتيار كهربائي بترددات الراديو. يُضخ تيار من غاز الأرجون (عادةً من 14 إلى 18 لترًا في الدقيقة) بين الأنبوبين الخارجيين للشعلة، وتُحدث شرارة كهربائية لفترة وجيزة لإدخال إلكترونات حرة في تيار الغاز. تتفاعل هذه الإلكترونات مع المجال المغناطيسي بترددات الراديو لملف الحث، فتتسارع أولًا في اتجاه، ثم في الاتجاه المعاكس، مع تغير المجال بتردد عالٍ (عادةً 27.12 ميجاهرتز أو 40 ميجاهرتز ). تصطدم الإلكترونات المتسارعة بذرات الأرجون، وأحيانًا يتسبب التصادم في انفصال أحد إلكترونات ذرة الأرجون. ويتسارع الإلكترون المنطلق بدوره بفعل المجال المغناطيسي سريع التغير. تستمر هذه العملية حتى يتوازن معدل إطلاق الإلكترونات الجديدة في التصادمات مع معدل إعادة اتحاد الإلكترونات مع أيونات الأرجون (الذرات التي فقدت إلكترونًا). ينتج عن ذلك "كرة نارية" تتكون في معظمها من ذرات الأرجون مع نسبة ضئيلة من الإلكترونات الحرة وأيونات الأرجون.

ميزة الأرجون

يُوفر استخدام غاز الأرجون في إنتاج البلازما، بدلاً من الغازات الأخرى، العديد من المزايا. أولاً، يتوفر الأرجون بوفرة (في الغلاف الجوي، نتيجةً للتحلل الإشعاعي للبوتاسيوم ) ، وبالتالي فهو أرخص من الغازات النبيلة الأخرى . كما يتميز الأرجون بجهد تأين أولي أعلى من جميع العناصر الأخرى باستثناء الهيليوم والفلور والنيون . وبسبب طاقة التأين العالية هذه ، يكون التفاعل (Ar⁺ + e⁻ → Ar) أكثر ملاءمةً من الناحية الطاقية من التفاعل (M⁺ + e⁻ → M). وهذا يضمن بقاء العينة متأينة (على شكل M⁺ ) ليتمكن مطياف الكتلة من رصدها.

يمكن شراء غاز الأرجون لاستخدامه مع جهاز ICP-MS إما سائلاً مبرداً أو غازياً. ويجب أن تكون نقاوته مضمونة بنسبة 99.9% كحد أدنى. من المهم تحديد نوع الأرجون الأنسب لكل حالة. عادةً ما يكون الأرجون السائل أرخص ويمكن تخزينه بكميات أكبر مقارنةً بالغاز، الذي يكون أغلى ثمناً ويشغل مساحة أكبر في الخزان. إذا كان الجهاز يُستخدم بشكل غير متكرر، فإن شراء الأرجون الغازي هو الأنسب، حيث ستكون الكمية كافية لفترات تشغيل قصيرة، وسيظل الغاز في الأسطوانة مستقراً لفترات أطول، بينما سيتسرب الأرجون السائل إلى البيئة نتيجةً لتسرب الهواء من الخزان عند تخزينه لفترات طويلة. أما إذا كان جهاز ICP-MS سيُستخدم بشكل روتيني ويعمل لمدة ثماني ساعات أو أكثر يومياً لعدة أيام في الأسبوع، فإن استخدام الأرجون السائل هو الخيار الأمثل. إذا كان من المقرر تشغيل العديد من أجهزة ICP-MS لفترات طويلة من الزمن، فسيكون من المفيد على الأرجح للمختبر تركيب خزان أرجون كبير أو صغير الحجم يتم صيانته بواسطة شركة إمداد بالغاز، مما يلغي الحاجة إلى تغيير الخزانات بشكل متكرر ويقلل من فقدان الأرجون المتبقي في كل خزان مستخدم بالإضافة إلى وقت التوقف لتغيير الخزان.

يمكن استخدام الهيليوم إما بدلاً من الأرجون أو مزجه معه لتوليد البلازما. [ 23 ] [ 24 ] تسمح طاقة التأين الأولى العالية للهيليوم بتأين أكبر، وبالتالي حساسية أعلى للعناصر صعبة التأين. كما أن استخدام الهيليوم النقي يتجنب التداخلات الناتجة عن الأرجون، مثل ArO. [ 25 ] مع ذلك، يمكن التخفيف من العديد من هذه التداخلات باستخدام خلية تصادم ، وقد حالت التكلفة العالية للهيليوم دون استخدامه في مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) التجاري.

نقل الأيونات إلى الفراغ

يُرسل الغاز الحامل عبر القناة المركزية إلى البلازما شديدة الحرارة. ثم تُعرَّض العينة لترددات الراديو التي تحوّل الغاز إلى بلازما . تكفي درجة حرارة البلازما العالية لتكوين أيونات في جزء كبير جدًا من العينة. قد تصل نسبة التأين إلى 100% لبعض العناصر (مثل الصوديوم)، ولكن هذا يعتمد على جهد التأين. يمر جزء من الأيونات المتكونة عبر  فتحة قطرها حوالي 1 مم (مخروط العينة)، ثم عبر  فتحة قطرها حوالي 0.4 مم (مخروط الكاشف). والغرض من ذلك هو توفير الفراغ اللازم لجهاز مطياف الكتلة .

يتم توليد الفراغ والحفاظ عليه بواسطة سلسلة من المضخات. تعتمد المرحلة الأولى عادةً على مضخة تفريغ أولية، وهي في الغالب مضخة دوارة قياسية. تعمل هذه المضخة على إزالة معظم الغاز، وتصل عادةً إلى ضغط يبلغ حوالي 133 باسكال. أما المراحل اللاحقة، فيتم توليد الفراغ فيها بواسطة أنظمة تفريغ أكثر قوة، وغالبًا ما تكون مضخات توربينية جزيئية. وقد تكون الأجهزة القديمة قد استخدمت مضخات نشر الزيت لمناطق الفراغ العالي.

البصريات الأيونية

قبل فصل الكتلة، يجب استخلاص حزمة من الأيونات الموجبة من البلازما وتركيزها داخل محلل الكتلة. من المهم فصل الأيونات عن فوتونات الأشعة فوق البنفسجية، والجسيمات المتعادلة عالية الطاقة، وأي جسيمات صلبة قد تكون قد دخلت الجهاز من البلازما المقترنة حثيًا (ICP). تقليديًا، تستخدم أجهزة مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) عدسات أيونية ناقلة لهذا الغرض. من الأمثلة على ذلك عدسة إينزل، وعدسة البرميل، وعدسة أوميغا من شركة أجيلنت [ 26 ] ، وحاجز الظل من شركة بيركن-إلمر [ 27 ] . ثمة نهج آخر يتمثل في استخدام موجهات أيونية (رباعية الأقطاب، أو سداسية الأقطاب، أو ثمانية الأقطاب) لتوجيه الأيونات إلى محلل الكتلة على مسار بعيد عن مسار الفوتونات أو الجسيمات المتعادلة. ثمة نهج آخر مُسجّل ببراءة اختراع لشركة فاريان ، تستخدمه شركة Analytik Jena ICP-MS [ 28 ] ، وهو عبارة عن بصريات "مرآة أيونية" مكافئة عاكسة بزاوية 90 درجة، يُزعم أنها توفر نقلًا أكثر كفاءة للأيونات إلى محلل الكتلة، مما يؤدي إلى حساسية أفضل وتقليل التشويش. يُعد جهاز Analytik Jena ICP-MS PQMS الجهاز الأكثر حساسية في السوق. [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]

يتكون جهاز ICP-MS القطاعي عادةً من أربعة أقسام: منطقة استخلاص وتسريع، وعدسات توجيه، وقطاع كهرساكن، وقطاع مغناطيسي. تستقبل المنطقة الأولى الأيونات من البلازما وتُسرّعها باستخدام جهد عالٍ. أما المنطقة الثانية، فتستخدم مزيجًا من الألواح المتوازية، والحلقات، والأقطاب الرباعية، والسداسية، والثمانية لتوجيه الحزمة وتشكيلها وتركيزها، بحيث تكون القمم الناتجة متناظرة، ومسطحة، وذات نفاذية عالية. قد يقع القطاع الكهرساكن قبل القطاع المغناطيسي أو بعده، وذلك حسب الجهاز المستخدم، ويُقلل من تشتت الطاقة الحركية الناتج عن البلازما. يكون هذا التشتت كبيرًا بشكل خاص في أجهزة ICP-MS، حيث يكون أكبر من تشتت التفريغ المتوهج، وأكبر بكثير من تشتت مطياف الكتلة الحراري (TIMS). يُختار تصميم الجهاز بحيث تكون نقطة التركيز المشتركة للقطاعين الكهرساكن والمغناطيسي عند المُجمِّع، وهو ما يُعرف بالتركيز المزدوج.

إذا كانت الكتلة المراد قياسها ذات حساسية منخفضة وتقع أسفل ذروة أعلى بكثير، فقد يتداخل ذيل الكتلة المنخفضة الناتج عن هذه الذروة مع الكتلة المراد قياسها. يمكن استخدام مرشح تأخير لتقليل هذا الذيل. يوضع هذا المرشح بالقرب من المجمع، ويطبق جهدًا مساويًا ومعاكسًا لجهد التسريع؛ أي أيونات فقدت طاقة أثناء دورانها حول الجهاز ستتباطأ حتى تتوقف تمامًا بفعل المرشح.

خلية تفاعل التصادم و iCRC

تُستخدم خلية التصادم/التفاعل لإزالة الأيونات المتداخلة من خلال تفاعلات الأيونات مع الجزيئات المتعادلة. [ 32 ] تُعرف خلايا التصادم/التفاعل بأسماء متعددة. تقع خلية التفاعل الديناميكية قبل رباعي الأقطاب في جهاز مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS). [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] تحتوي الحجرة على رباعي أقطاب، ويمكن ملؤها بغازات التفاعل (أو التصادم) ( الأمونيا ، أو الميثان ، أو الأكسجين ، أو الهيدروجين )، إما بنوع واحد من الغازات في كل مرة أو بمزيج من نوعين، حيث يتفاعل هذا الغاز مع العينة المُدخلة، مما يُزيل جزءًا من التداخل.

تُعدّ خلية التفاعل التصادمي المتكاملة (iCRC) المستخدمة في جهاز مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS) من شركة Analytik Jena خلية تصادم مصغرة مُثبّتة أمام بصريات مرآة الأيونات المكافئة، وتعمل على إزالة الأيونات المتداخلة عن طريق حقن غاز تصادمي (الهيليوم)، أو غاز تفاعلي (الهيدروجين ) ، أو مزيج منهما، مباشرةً في البلازما أثناء تدفقها عبر مخروط الكاشف و/أو مخروط أخذ العينات. [ 37 ] [ 38 ] وتزيل خلية iCRC الأيونات المتداخلة باستخدام ظاهرة التمييز بين الطاقة الحركية التصادمية (KED) والتفاعلات الكيميائية مع الأيونات المتداخلة، على غرار خلايا التصادم الأكبر حجمًا المستخدمة تقليديًا.

الصيانة الدورية

كما هو الحال مع أي جهاز أو معدات، هناك جوانب عديدة للصيانة يجب مراعاتها من خلال إجراءات يومية وأسبوعية وسنوية. ويُحدد تواتر الصيانة عادةً بناءً على حجم العينة ومدة التشغيل التراكمية التي يتعرض لها الجهاز.

من أولى الخطوات التي يجب اتخاذها قبل معايرة جهاز ICP-MS هي فحص الحساسية وتحسينها. يضمن ذلك إلمام المشغل بأي مشاكل محتملة في الجهاز، وفي حال وجودها، معالجتها قبل بدء المعايرة. تشمل المؤشرات النموذجية للحساسية مستويات الروديوم، ونسب السيريوم/الأكسيد، وعينات الماء منزوع الأيونات. من الممارسات الشائعة قياس محلول المعايرة القياسي المُقدم من الشركة المصنعة لجهاز ICP في كل مرة يتم فيها تشغيل شعلة البلازما. بعد ذلك، تتم معايرة الجهاز تلقائيًا للحصول على الحساسية المثلى، ويحصل المشغل على تقرير يتضمن بعض المعايير مثل الحساسية، ودقة الكتلة، والكمية المُقدَّرة للأنواع المؤكسدة والأنواع ذات الشحنة الموجبة المزدوجة.

من أكثر أشكال الصيانة الدورية شيوعًا استبدال أنابيب العينات والنفايات في المضخة التمعجية، إذ تتآكل هذه الأنابيب بسرعة، مما يؤدي إلى ثقوب وانسدادات في خط العينة، وبالتالي نتائج غير دقيقة. وتشمل الأجزاء الأخرى التي تحتاج إلى تنظيف و/أو استبدال دوري: رؤوس العينات، ورؤوس البخاخات، ومخاريط العينات، ومخاريط الكاشفات، وأنابيب الحقن، والمصابيح، والعدسات. وقد يكون من الضروري أيضًا تغيير الزيت في مضخة التفريغ الأولي ومضخة التفريغ الخلفي، وذلك حسب الحمل الواقع على الجهاز.

تحضير العينة

في معظم الطرق السريرية التي تستخدم مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP-MS)، توجد عملية تحضير عينات بسيطة وسريعة نسبيًا. المكون الرئيسي للعينة هو معيار داخلي، يعمل أيضًا كمخفف. يتكون هذا المعيار الداخلي أساسًا من ماء منزوع الأيونات ، مع حمض النيتريك أو حمض الهيدروكلوريك والإنديوم و/أو الغاليوم . تسمح إضافة الأحماض المتطايرة بتحلل العينة إلى مكوناتها الغازية في البلازما ، مما يقلل من قدرة الأملاح المركزة والمذيبات على انسداد المخاريط وتلويث الجهاز. [ 39 ] اعتمادًا على نوع العينة، يُضاف عادةً 5 مل من المعيار الداخلي إلى أنبوب اختبار مع 10-500 ميكرولتر من العينة. يُرجّ هذا المزيج جيدًا باستخدام جهاز الخلط الدوامي لعدة ثوانٍ أو حتى يمتزج تمامًا، ثم يُوضع في صينية جهاز أخذ العينات التلقائي. بالنسبة للتطبيقات الأخرى التي قد تتضمن عينات شديدة اللزوجة أو عينات تحتوي على جسيمات، قد يلزم إجراء عملية تُعرف بهضم العينة قبل سحبها بالماصة وتحليلها. وهذا يضيف خطوة أولى إضافية إلى العملية المذكورة أعلاه، وبالتالي يجعل تحضير العينة أكثر إطالة.

مراجع

  1. ↑ "بلازما" . Plasma-Universe.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-11-2020 .
  2. ↑ لي، هيو-تشانغ (2018). "مراجعة للبلازما المقترنة حثيًا: تطبيقات النانو وفيزياء التخلف المغناطيسي ثنائي الاستقرار" . مراجعات الفيزياء التطبيقية . 5 (1): 011108. Bibcode : 2018ApPRv...5a1108L . doi : 10.1063/1.5012001 .
  3. ↑ "طرق اختبار المواد الكيميائية المعتمدة بموجب قانون المياه النظيفة" . واشنطن العاصمة: وكالة حماية البيئة الأمريكية. 28-12-2022. الطريقة رقم 200.8.
  4. ↑ "الشوائب العنصرية - الحدود" (ملف PDF) . نشرة مراجعة . هيئة دستور الأدوية الأمريكي. 2013. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 19-03-2015 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20-02-2015 .
  5. ↑ "الشوائب العنصرية - الإجراءات" (ملف PDF) . نشرة مراجعة . هيئة دستور الأدوية الأمريكي. 2013. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 2014-07-02 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2015-02-20 .
  6. ↑ تاتيانا. ت، ويليسكا. س؛ خوسيه. ر : التحليل العنصري لمواد الزجاج والطلاء بواسطة مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا بالاستئصال الليزري (LA-ICP-MS) للتطبيقات الجنائية، 2006
  7. ↑ ديغيلدر، سي.؛ فافارجر، ب.-ي. (2003). "تحليل الغرويات باستخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا للجسيمات المفردة: دراسة جدوى". الغرويات والأسطح أ: الجوانب الفيزيائية والكيميائية والهندسية . 217 ( 1-3 ): 137-142 . doi : 10.1016/S0927-7757(02)00568-X .
  8. ↑ ديغيلدر، سي.؛ فافارجر، بي واي (2004). "تحليل غرواني الثوريوم باستخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا للجسيمات المفردة". تالانتا . 62 (5): 1051-1054 . doi : 10.1016/j.talanta.2003.10.016 . PMID 18969397 . 
  9. ↑ ديغيلدر، سي.؛ فافارجر، ب.-ي.؛ بيتيا، سي. (2004). "تحليل غرواني الزركونيا باستخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا للجسيمات المفردة". مجلة Analytica Chimica Acta . 518 ( 1-2 ): 137-142 . doi : 10.1016/j.aca.2004.04.015 .
  10. ↑ ديغيلدر، سي.؛ فافارجر، بي.-واي.؛ وولد، إس. (2006). "تحليل غرواني الذهب باستخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا في وضع الجسيم الواحد". مجلة Analytica Chimica Acta . 555 (2): 263–268 . doi : 10.1016/j.aca.2005.09.021 .
  11. ↑ ديغيلدر، سي.؛ فافارجر، ب.-ي.؛ روسيه، ر.؛ وولد، س. (2006). "تحليل غرواني اليورانيوم باستخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا للجسيمات المفردة". تالانتا . 68 (3): 623-628 . doi : 10.1016/j.talanta.2005.05.006 . PMID 18970366 . 
  12. ↑ بيري، جونا إليزابيث (2015). تحليل آثار المعادن باستخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا بالاستئصال الليزري وقياس كثافة حافة الأشعة السينية K للعينات الجنائية. رسائل وأطروحات الدراسات العليا. ورقة بحثية رقم 14675.
  13. ↑ كاستنهولز، بيرند (2004). "الرحلان الكهربائي الهلامي المستمر التحضيري متعدد الأكريلاميد الأصلي (PNC-PAGE): طريقة فعالة لعزل العوامل المساعدة للكادميوم في الأنظمة البيولوجية" . رسائل تحليلية . 37 (4): 657-665 . doi : 10.1081/AL-120029742 . ISSN 0003-2719 . S2CID 97636537 .  
  14. ↑ أهرندز ر، بايبر س، كوهن أ، وآخرون (2007). "نهج علامة التقارب المشفرة بالمعادن في علم البروتينات الكمي" . علم البروتينات الجزيئي والخلوي . 6 (11): 1907-1916 . doi : 10.1074/mcp.M700152-MCP200 . PMID 17627934 .  
  15. ↑ كلوتز، كاترين؛ ويستنهوفر، ووبيك؛ دريكسلر، هانز (2013). "الفصل 4. تحديد الكادميوم في العينات البيولوجية". في: أستريد سيجل، وهيلموت سيجل، ورولاند ك. أو. سيجل (محررون). الكادميوم: من علم السموم إلى الأهمية . أيونات المعادن في علوم الحياة. المجلد 11. سبرينغر. الصفحات 85-98 . doi : 10.1007/978-94-007-5179-8_4 . ISBN   978-94-007-5178-1PMID 23430771​​ 
  16. ↑ ديغيلدر، سي.؛ فافارجر، ب.-ي. (2003). "تحليل الغرويات باستخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا للجسيمات المفردة: دراسة جدوى". الغرويات والأسطح أ: الجوانب الفيزيائية والكيميائية والهندسية . 217 ( 1-3 ): 137-142 . doi : 10.1016/S0927-7757(02)00568-X .
  17. ↑ ديغيلدر، سي. (2004). "تحليل غرواني الثوريوم باستخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا للجسيمات المفردة". تالانتا . 62 (5): 1051-1054 . doi : 10.1016/j.talanta.2003.10.016 . PMID 18969397 . 
  18. ↑ ديغيلدر، سي.؛ فافارجر، ب.-ي.؛ بيتيا، سي. (2004). "تحليل غرواني الزركونيا باستخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا للجسيمات المفردة". مجلة Analytica Chimica Acta . 518 ( 1-2 ): 137-142 . Bibcode : 2004AcAC..518..137D . doi : 10.1016/j.aca.2004.04.015 .
  19. ↑ ديغيلدر، سي.؛ فافارجر، ب.-ي.؛ وولد، س. (2006). "تحليل غرواني الذهب باستخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا في وضع الجسيم الواحد". مجلة Analytica Chimica Acta . 555 (2): 263-268 . Bibcode : 2006AcAC..555..263D . doi : 10.1016/j.aca.2005.09.021 .
  20. ↑ ديغيلدر، سي.؛ فافارجر، ب.-ي.؛ روسيه، ر.؛ وولد، س. (2006). "تحليل غرواني اليورانيوم باستخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا للجسيمات المفردة". تالانتا . 68 (3): 623-628 . doi : 10.1016/j.talanta.2005.05.006 . PMID 18970366 . 
  21. ↑ لاجونين، إل إتش جيه؛ بيراماكي، ب. (2004). التحليل الطيفي الكيميائي بواسطة الامتصاص والانبعاث الذري ( الطبعة الثانية). كامبريدج: دار نشر الجمعية الملكية للكيمياء. ص 205. ISBN   978-0-85404-624-9.
  22. ↑ غرينفيلد، س. (1994). "البلازما المقترنة حثيًا في مطيافية التألق الذري: مراجعة". مجلة التحليل الطيفي الذري . 9 (5): 565. doi : 10.1039/ja9940900565 . ISSN 0267-9477 . 
  23. ↑ كاروسو، جوزيف أ.؛ ديفيدسون، تيموثي م.؛ شين، وي-لونغ؛ شيبارد، بريندا س. (1990-01-01). "بلازما الهيليوم-الأرجون المقترنة حثيًا لتحليل الطيف الكتلي لمصدر البلازما". مجلة التحليل الطيفي الذري . 5 (8): 697-700 . doi : 10.1039/JA9900500697 . ISSN 1364-5544 . 
  24. ↑ نام، سانغ-هو؛ منتصر، أكبر؛ كرومويل، إيفان ف. (1998). "مجلات SAGE: بوابتك إلى أبحاث المجلات ذات المستوى العالمي". علم الأطياف التطبيقي . 52 : 161-167 . doi : 10.1366/0003702981942500 . S2CID 95039168 . 
  25. ↑ نام، سانغ هو؛ ماسامبا، ويلينغتون آر إل؛ منتصر، أكبر. (15-10-1993). "دراسة مطيافية الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا للهيليوم للكشف عن المعادن واللافلزات في المحاليل المائية". الكيمياء التحليلية . 65 (20): 2784-2790 . doi : 10.1021/ac00068a014 . ISSN 0003-2700 . 
  26. ↑ كينيتشي ساكاتا وآخرون، مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا وطريقة، براءة اختراع أمريكية رقم 6265717 B1.
  27. ↑ سكوت د. تانر وآخرون ، جهاز وطريقة لمنع غازات مصدر الأيونات من دخول خلية التفاعل، براءة اختراع أمريكية رقم 6639665 B2.
  28. ↑ نظام إيوري كالينيتشينكو البصري الأيوني لجهاز مطياف الكتلة، براءة اختراع الولايات المتحدة رقم 6,614,021 B1 (2003).
  29. ↑ شين إليوت؛ مايكل نولز؛ يوري كالينيتشينكو (مارس 2004). "تغيير في اتجاه مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا" (ملف PDF) . المختبر الأمريكي . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 13 ديسمبر 2007.
  30. ↑ شين إليوت؛ باري ستورمان؛ ستيفن أندرسون؛ إلكي برويرز؛ جوس بينين (1 أبريل 2007). "مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا: متى تكون الحساسية مهمة" . مجلة التحليل الطيفي . مؤرشف من الأصل في 2 ديسمبر 2007. تم الاطلاع عليه في 16 أكتوبر 2007 .
  31. ↑ فلاديمير ن. إيبوف؛ ر. دوغلاس إيفانز؛ جيان تشنغ؛ أو إف إكس دونارد؛ ماساتوشي يامادا (2007). "البصمة السريعة لنظيري البلوتونيوم 239 و 240 في عينات بيئية ذات مستويات عالية من اليورانيوم باستخدام كروماتوغرافيا الأيونات المتصلة مباشرةً بالكشف عالي الحساسية باستخدام مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا رباعي الأقطاب". مجلة التحليل الطيفي الذري 22 (9): 1131-1137 . doi : 10.1039/b704901c .
  32. ↑ يب، ي.؛ شام، و. (2007). "تطبيقات تقنية خلية التصادم/التفاعل في قياس الطيف الكتلي لتخفيف النظائر". اتجاهات في الكيمياء التحليلية . 26 (7): 727. doi : 10.1016/j.trac.2007.03.007 .
  33. ↑ ف. بارانوف؛ س. تانر (1999). "خلية تفاعل ديناميكية لتقنية ICP-MS. الجزء 1: مساهمة طاقة مجال الترددات الراديوية في الديناميكا الحرارية لتفاعلات الأيونات والجزيئات". مجلة التحليل الطيفي الذري 14 (8): 1133-1142 . doi : 10.1039/a809889a .
  34. ↑ إس. تانر؛ في. بارانوف (1999). "خلية تفاعل ديناميكية لتقنية ICP-MS. الجزء 2: الحد من التداخلات الناتجة داخل الخلية". مجلة الجمعية الأمريكية لعلم قياس الطيف الكتلي 10 (11): 1083-1094 . doi : 10.1016/S1044-0305(99)00081-1 . S2CID 93608392 . 
  35. ↑ توماس، روبرت (2001). "دليل المبتدئين لتقنية ICP-MS" (ملف PDF) . علم الأطياف . شركة أدفانستار للاتصالات. مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 16 مارس 2006. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 مايو 2014 .
  36. ↑ سكوت د. تانر ؛ فلاديمير بارانوف ؛ ديمتري باندورا (2002). "خلايا التفاعل وخلايا التصادم في مطياف الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا: مراجعة تعليمية". مجلة Spectrochimica Acta B. 57 ( 9): 1361–1452 . Bibcode : 2002AcSpe..57.1361T . doi : 10.1016/S0584-8547(02)00069-1 .
  37. ↑ إي. كالينيتشينكو، براءة اختراع WO 2004/012223 A1
  38. ↑ وانغ، شيو دونغ؛ يوري كالينيتشينكو. "مبادئ وأداء واجهة تفاعل التصادم لـ" (ملف PDF) . فاريان. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 23 نوفمبر 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يناير 2009 .
  39. ↑ أمان، أدريان أ. (27 مارس 2007). "مطيافية الكتلة بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP MS): أداة متعددة الاستخدامات" . مجلة مطيافية الكتلة . 42 (4): 419-427 . Bibcode : 2007JMSp...42..419A . doi : 10.1002/jms.1206 . PMID 17385793 – عبر Wiley Analytical Science.