ICP-MS各部分功能和原理——离子源
离子源
离子源的组成
离子源是产生等离子体并使样品离子化的部分，离子源结构如图2所示，主要包括RF工作线圈、等离子体、进样系统和气路控制四个组成部分。样品通过进样系统导入，溶液样品通过雾化器等设备进入等离子体，气体样品直接导入等离子体，RF工作线圈为等离子体提供所需的能量，气路控制不断的产生新的等离子体，达到平衡状态，不断的电离新的离子。下面对X－7ICP－MS的具体部件进行介绍。
1) 进样系统
进样系统组成框图如图3所示。
进样系统原理
蠕动泵：蠕动泵把溶液样品比较均匀的送入雾化器，并同时排除雾化室中的废液。通过控制蠕动泵的转速，可以得到理想的进样速度，样品提升速度一般为0.7～1ml/min.如果不采用蠕动泵，由于雾化器中雾化气体的流动，也可以提取样品，样品的自然提取速度为0.6ml/min左右，随着雾化气流速的变化而改变。
雾化器和雾化室：雾化器的作用是使样品从溶液状态变成气溶胶状态，因为只有气状的样品才可以直接进入炬管的等离子体中。常用的雾化器按照结构的不同分为几类，常用的雾化器有同心圆雾化器和直角雾化器。如图4所示：
直角雾化器同心圆雾化器
在X－7ICP－MS中，使用的是同心圆雾化器，同心圆雾化器与直角雾化器相比，可以提供极佳的稳定性和灵敏度，尤其适合检测浓度较低的溶液，缺点是容易堵塞，耐盐性较差。其它的一些公司（如VG）采用的雾化器可以提供最大高达20％的耐盐性，但是由于在等离子产生后通过的采样锥和截取锥的孔径非常的小，样品中溶质量必须小于0.2％，最好小于0.1％因此，雾化器的耐盐性并不能提高ICP－MS的耐盐性，所以同心圆雾化器是一种比较理想的雾化器。
由于等离子体对直径较大的微粒的放电效率较差，因此要求进入炬管的气溶胶状的样品液滴有均匀和细小的几何尺寸。为了达到这个目的，仪器中采用了雾室，雾室是一个气体流过的通道，当气溶胶通过时，直径大于10um的液滴将被冷凝下来，从废液管排出。雾室的另一个目的是柔化雾化器喷出的气溶胶，最终使其均匀的进入等离子体。目前主要的雾室设计是圆柱型雾室，在X－7ICP－MS中采用的是一种独特的锥型雾室，雾化气溶胶在雾室中撞击到一个玻璃球上，大直径的液滴将被沉积下来，从玻璃球上流下，并被到处雾室，较小的液滴绕过玻璃球，从雾室尖端的小孔中流出。这种雾室的设计很好的避免了死体积的影响。
2）等离子体炬管
炬管是产生等离子体装置，炬管的主要结构如下图5所示：
炬管主要有三层结构，外层的叫做外管，其次是内管，中间的是中心管。外管中通的是大流量的氩气，叫做冷却气，冷却气提供给等离子体气体源源不断的Ar原子，在等离子体中不断的电离放热，产生的Ar离子在射频线圈中振荡碰撞，从而维持了很高的温度，伴随着大量离子留出等离子体，又有很多Ar原子流入，从而达到了一种平衡。冷却气的流量大概为13～15L/min。在内管中流动的气体叫做辅助气，也是氩气，它的作用是给等离子体火焰向前的推力，实现不断的电离，也很好的了中心管，以免过高的温度使其熔化。辅助气的流量为0.5～1L/min。中心管中流出的是从雾室排出的样品溶液的气溶胶。
从图5可以看到溶液气溶胶在中心管中随着接近火焰在形态上的改变。气溶胶－>干化（固体颗粒）－>气化（气体）－>原子化（化合物离解）－>离子化（电离成1价离子）。图6也说明了炬管的结构和等离子体工作原理，等离子体工作时，首先提供强大的射频电压到RF工作线圈，然后利用高压使气体放电产生火化，少量离子在电磁场作用下聚集并相互碰撞，很快就使更多的原子电离，最终形成了稳定的火焰。
等离子体火焰的产生 炬管详细结构
3) 冷却和气体控制
由于等离子的高温（高达8000～10000度），足以熔化任何物质，所以在仪器中多处采用水冷，RF工作线圈是中空的，用来作为冷却水的通道。在雾室中采用半导体冷却器，对一般无机溶液，温度为4度左右（这个温度下，直径较大的液滴可以更好的冷凝下来），对有机溶液，可以达到－10度。需要水冷的部分有：接口、工作线圈、RF工作线圈、半导体制冷器。在ICP－MS中，最基本的气体是氩气，它被作为冷却气（cool gas）、辅助气（aux gas）和雾化气（nebulizer gas），其它可能使用的气体包括氢气，氨气，氦气（用于cct）和氧气（用于消除有机物中的C）。
