ICP-OES,即電感耦合等離子體發(fā)射光譜,ICP-MS則是電感耦合等離子體質(zhì)譜,AAS是原子吸收光譜儀。ICP-OES是基于每種原子或離子在熱或電的激發(fā)下,處于激發(fā)下的待測元素原子回到基態(tài)時發(fā)射出的特征電磁輻射而進(jìn)行的定性和定量分析的方法。ICP-MS是將ICP技術(shù)和MS檢測器相結(jié)合的分析儀器,其中ICP起到離子源的作用,高溫的離子源使大多數(shù)樣品中的元素都電離出一個電子而形成一價(jià)正離子,通過四極桿和離子鏡的篩分去除負(fù)離子、中性粒子、電子和光子等的干擾,而使特定質(zhì)荷比的元素離子到達(dá)質(zhì)量分析器。原子吸收光譜法又稱原子吸收分光光度法,是一種根據(jù)特定物質(zhì)基態(tài)原子的蒸氣對特征輻射的吸收來對元素進(jìn)行定量分析的方法。
ICP-OES測量的是光學(xué)光譜(165-800nm),ICP-MS測量的是離子質(zhì)譜,提供在3~250amu范圍內(nèi)每一個原子質(zhì)量單位的信息,因此,ICP-MS除了元素含量測定外,還可測量同位素。AAS是原子吸收光譜,因?yàn)橹焕迷庸庾V中單色光照射,所以只能檢測一種元素的含量,不過檢測限比較低而且重現(xiàn)性比較好。ICP-OES是原子發(fā)射光譜,檢測原子光譜中的多條譜線,檢測限也比較低,而且多通道可以同時檢測多種原子和離子,比較方便。ICP-MS是ICP質(zhì)譜聯(lián)用,利用質(zhì)譜檢測同位素含量來檢測元素的含量。
AAS適用于已知元素的含量檢測,ICP-OES可用于已知元素和未知元素的檢測,可同時進(jìn)行多元素分析, ICP-MS應(yīng)用范圍比OES更加廣泛,而且其檢測限超低,但使用過程費(fèi)用較貴。ICP-MS有驚人的能力來分析測定痕量元素的樣品,典型的分析時間為每個樣品小于5分鐘;ICP-AES的分析速度取決于是采用全譜直讀型還是單道掃描型,每個樣品所需的時間為2或6分鐘,全譜直讀型較快,一般為2分鐘測定一個樣品。AAS的分析速度為每個樣品中每個元素需3~4分鐘,適合高通量分析。
ICP-MS的理論檢出限確實(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于OES和AAS,其溶液的檢出限大部份為ppt級,石墨爐AAS的檢出限可以為ppb級,ICP-OES大部份元素的檢出限為1-10ppb,一些元素在潔凈的試樣中也可得到令人注目的亞ppb級的檢出限。必須指出,ICP-MS的ppt級檢出限是針對溶液中溶解物質(zhì)很少的單純?nèi)芤憾缘?,若涉及固體中濃度的檢出限,由于ICP-MS的耐鹽量較差,ICP-MS檢出限的優(yōu)點(diǎn)會變差多達(dá)50倍。一些普通的輕元素(如S、Ca、Fe 、K、Se)在ICP-MS中有嚴(yán)重的干擾,也將惡化其檢出限。
實(shí)際檢測中各種儀器都存在著干擾源,ICP-MS的干擾:質(zhì)譜干擾、基體干擾、雙電荷離子干擾、基體效應(yīng)、電離干擾、空間電荷效應(yīng)。ICP-OES干擾:光譜干擾、基體效應(yīng)、電離干擾。AAS干擾:光譜干擾、背景干擾、氣相干擾、基體效應(yīng)。
在日常工作中,從自動化來講,ICP-OES是最成熟的,可由技術(shù)不熟練的人員來應(yīng)用ICP-OES專家制定的方法進(jìn)行工作。ICP-MS的操作直到現(xiàn)在仍較為復(fù)雜,自1993年以來,盡管在計(jì)算機(jī)控制和智能化軟件方面有很大的進(jìn)步,但在常規(guī)分析前仍需由技術(shù)人員進(jìn)行精密調(diào)整。ICP-MS的方法研究也是很復(fù)雜及耗時的工作。AAS的常規(guī)工作雖然比較容易,但制定方法仍需要相當(dāng)熟練的技術(shù)。
在常規(guī)工作中,ICP-OES可分析10%TDS的溶液,甚至可以高至30%的鹽溶液。在短時期內(nèi)ICP-MS可分析0.5%的溶液,但大部分分析人員樂于采用最多0.2%TDS的溶液。當(dāng)原始樣品是固體時,與ICP-OES、AAS相比,ICP-MS需要更高倍數(shù)的稀釋,其折算到原始固體樣品中的檢出限會顯示不出很大優(yōu)勢。