Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma

Schemazeichnung

Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (englisch inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS) ist eine robuste, sehr empfindliche massenspektrometrische Analysenmethode in der anorganischen Elementanalytik. Sie wird u. a. zur Spurenanalyse von Schwermetallen, wie Quecksilber, Blei oder Cadmium benutzt.

Bei der ICP-MS wird zunächst durch einen hochfrequenten Strom ionisiertes Argon induziert und die Probe auf 5000–10.000 °C erhitzt. Dabei werden die Atome ionisiert und ein Plasma entsteht. Anschließend werden die im Plasma generierten Ionen in Richtung des Analysators des Massenspektrometers durch ein elektrisches Feld beschleunigt. Dort werden die einzelnen Elemente und deren Isotope messtechnisch erfasst.

Mit der ICP-MS werden für die meisten Elemente des Periodensystems Nachweisgrenzen im Bereich von Nanogramm pro Liter (ng/l) oder besser erreicht. Weiterhin zeichnet sich die Methode bei der quantitativen Bestimmung durch einen extrem hohen linearen Bereich über bis zu neun Größenordnungen (von Gramm bis Picogramm pro Liter) aus. Neben quantitativen analytischen Aufgabenstellungen lässt sich mit der ICP-MS auch eine hochpräzise Isotopenanalytik betreiben. Hierzu werden oft auch hochauflösende ICP-Massenspektrometer verwendet.

Durch Kopplung mit analytischen Trennmethoden wie HPLC, Gaschromatographie, Kapillarelektrophorese, QPNC-PAGE und Ionenaustauschchromatographie lässt sich die ICP-MS auch zur Speziationsanalyse verwenden. Weiterhin können Feststoffproben direkt durch Kopplung mit einem Laserablations-Gerät analysiert werden. Damit ist auch eine ortsaufgelöste, quasi zerstörungsfreie Analytik beispielsweise an historischen Gegenständen möglich.

Alternative Methoden

Andere wichtige Methoden zur Elementaranalyse sind:

• Optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES)
• Instrumentelle Neutronenaktivierungsanalyse (INAA)
• Röntgenfluoreszenzanalyse (XRF)
• Atomabsorptionsspektrometrie (AAS)

Literatur

• R. S. Houk, V. A. Fassel, G. D. Flesch, A. L. Gray, E. Taylor: Inductively coupled argon plasma as an ion source for mass spectrometric determination of trace elements. In: Analytical Chemistry. 52, Nr. 14, 1980, S. 2283–2289, doi:10.1021/ac50064a012.
• D. Skoog, J. Leary: Instrumentelle Analytik. Grundlagen, Geräte, Anwendung. Springer, Berlin 1996, ISBN 3-540-60450-2 (dt. Übersetzung der 4. Auflage von Principles of Instrumental Analysis, Orlando 1992).
• S. M. Nelms: Inductively coupled plasma mass spectrometry handbook. Blackwell, Oxford 2005, ISBN 1-4051-0916-5.
• H. E. Taylor: Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry. Academic Press, San Diego 2001, ISBN 0-12-683865-8.
• R. Thomas: Practical Guide to ICP-MS. Dekker, New York, 2004, ISBN 0-8247-5319-4.

Weblinks

 Commons: ICP-MS – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien