Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma
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.
Funktionsweise
Bei der ICP-MS wird zunächst durch einen hochfrequenten Strom ionisiertes Argon induziert und die Probe auf 5.000–10.000 °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 Pikogramm 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 Hochleistungsflüssigkeitschromatographie, Gaschromatographie, Kapillarelektrophorese, Gelelektrophoresen, Ionenaustauschchromatographie und Feld-Fluss-Fraktionierung lässt sich die ICP-MS auch zur Speziationsanalyse verwenden. Weiterhin können Feststoffproben direkt durch Kopplung mit einem Laserablationsgerät 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.
