一、抑制或增強型干擾
空間電荷效應是 ICP-MS中的基體干擾干擾主要原因。通常表現為分析信號的受到抑制或增強。
在等離子體和超聲射流中,離子電流被相等的電子流所平衡,因此,整個離子束基本上呈現出電中性。而當離子束離開截取錐后,由透鏡建立起的電場將收集離子而排斥電子。以使離子被束縛在一個很窄的離子束中,這個離子束在瞬間不是電中性的,但離子密度仍然非常高。同電荷離子間相互排斥,離子束明顯膨脹,限制了能被壓縮在一個給定尺寸的離子束中的離子總數。因此,高密度離子流將產生空間電荷效應。若同樣的空間電荷力作用在所有離子上,則輕離子受影響最大,被偏轉最嚴重。與重離子的情況相比,更多的輕離子在透鏡容納體積之外就被偏轉。而重基體離子本身不易被偏轉,因此,它們仍靠近離子束中心,在這個位置上,它們對輕離子可以產生最嚴重的影響。即輕元素靈敏度偏低,以及必須對輕、重離子施加不同聚焦電壓的原因。
基體產生的抑制或增強效應與儀器的設計以及實驗條件關系很大。Thompson和Houk等在不同的操作條件下進行了一系列實驗,得到的結論是:在所有選定的測試條件下,被測元素的信號一般均受到共存元素或基體元素(包括Na和U)的抑制。這些儀器條件包括氣體流速(30~40psi),正向功率[(1.0~1.4)kW],離子透鏡電壓和兩種不同的霧化器。這與 Beauchemin等人的研究數據相反,僅在個別幾種孤立條件下才觀察到被測物信號的增強效應。隨著研究的深入,基體效應集中到空間電荷效應上。
這些空間電荷效應與被干擾物和被測物的質量關系很大。重基體離子抑制分析物信號的情況比輕離子更為廣泛。重分析物離子受到基體抑制情況輕于輕分析物離子。所以在大量重基體元素中測定微量低質量元素時,抑制效應非常嚴重。
二、高鹽溶液引起的物理效應
早期 ICP-MS研究工作表明,儀器不能承受含有大量固溶體的溶液,即可溶解固體總量(TDs)不能太高,一般要求最好控制在0.2%以下(小于20004gmL-1)。
三、解決干擾的途徑
通常情況下,在用 ICP-MS進行分析時,任何一種基體元素都會對待測元素有影響,只是程度有所不同而已。其一般規律是:
①待測物的質量數越低,受基體效應影響越嚴重;
②基體元素的質量數越大,產生的基體效應亦越大;
③在等離子體中,電離度接近1的基體元素要比電離度遠小于1的元素具有更大的基體效應;
④基體效應和儀器的透鏡系統有相關性。
基體效應主要決定于基體元素的絕對濃度,而不是其與待測元素的相對濃度。通常基體效應很難被測量和定量化,常用的校正方法有外標校正和內標校正法。其中,外標校正法適合于信號變化與時間或分析順序呈線性關系的情況;內標校正則可用于監測和校正信號的短期漂移和長期漂移,校正一般的基體效應。