ICP-MS的碰撞反应技术-去除多原子离子干扰

碰撞/反应池技术是解决ICP-MS多原子离子干扰的一个重要突破。碰撞/反应池技术的原理和应用源于有机质谱分析中混合物的结构分析以及离子 - 分子反应的基础研究。多极杆碰撞/反应池是介于离子透镜系统和质量分析器之间，腔体内可充入各种碰撞/反应气体, 与聚焦后的离子进行碰撞和/或反应。

碰撞反应池消除干扰的方法原理：可分为3种：碰撞解离型 、动能歧视型 和化学反应型。目前碰撞反应技术已经作为 ICP-MS 去除多原子离子干扰的主要手段。

    1、碰撞解离型工作方式的有效性取决于干扰分子离子与目标待测离子的能量差别，作用机理是多原子离子在和气体碰撞后分解为中性粒子和离子而去除其干扰。对于不同类型的干扰没有特定选择性。

碰撞解离模式-惰性气体,He与多元干扰离子碰撞使得多元干扰离子断裂，如ArNa++He=Ar+Na++He.这也是一种反应过程，因为有新的物质产生。所以 受特定的反应路线限制，那就是惰性气体原子(He, or Ar or Xe)的碰撞能量高于多元干扰离子德解离能量的情况下，碰撞解离消除干扰才会发生。因此碰撞解离模式能消除的干扰种类是有限的。

    2、动能歧视型的原理是：多原子离子的碰撞截面比待测离子大，在和气体碰撞过程中会损失更多的动能，通过在碰撞反应池后设置合适的能量壁垒可使干扰离子不能进入质量分析器而去除其干扰。

碰撞+动能歧视-多元干扰离子和待测离子以一定的初始离子动能(最好能量相同的，非常重要)进入池中。惰性气体原子与大部分多元千扰离子发生碰撞，碰撞的能量不足以导致干扰离子解离。同时惰性气体原子也与待测离子碰撞。经过多次碰撞后，多元干扰离子和待测离子的离子能量发生了变化。多元干扰离子有2个以上的原子结合而成，相对于待测离子(As)有更大的体积，更大碰撞截面。因此多元干扰离子受碰撞频率更高，碰撞次数多，多元干扰离子的离子动能损失大，超过待测离子的离子动能的损失。即经过碰撞后Ep(多元干扰离子)< Ea(待测离子).在池的出口处设置以能量障碍，使低能量的多元干扰离子无法通过，而能量较高的待测离子可以通过，即可达到消除干扰的目的。

    3、化学反应型是通过离子-分子反应将离子束中的多原子或同质干扰粒子消除的过程，封闭的池体内引入一种碰撞或反应性气体，粒子束中的分析离子和多原子干扰离子经过化学分辨后，由只加射频的多极杆传输元件将离子束有效地传输到质量分析器进行测定。具有高度选择性，适用于对于碰撞解离型 或 动能歧视型方式消除干扰效果不足的特定元素。其中离子-分子反应有电荷转移、质子转移、原子转移、缔合反应和缩合反应等类型。当反应条件适合时，具有极强的消除干扰能力。缺点是针对不同的干扰需要选择不同的反应气体和反应条件，而且化学反应可能产生一系列副反应产物和未知的新干扰。

碰撞反应池的区分：

    碰撞反应池常用碰撞池或者反应池来命名。池体内通过物理碰撞来消除多原子离子干扰的装置称之为碰撞池，通过化学反应去除或者转化多原子离子干扰的装置称之为反应池。碰撞池一般池体增压较小，而离子动能稍大。通常用的气体为弱反应性气体H2或者混合气体H2/He 或 NH3/He（以 He 为主体）。反应池内池增压较高，离子动能则较弱。通常使用强反应气体NH3、CH4和弱反应气体H2。碰撞气有 He、Xe。大量的实验和应用证明， NH3是一种非常有效的消除氩基多原子离子干扰的反应气 。

    按去除副产物手段区分，对碰撞反应池的另一种论述为质量歧视效应和动能歧视效应。四极杆碰撞反应池一般使用质量歧视来消除干扰，而六极杆和八极杆碰撞反应池的多原子离子干扰主要依靠动能歧视去除。