[发明专利]一种电感耦合等离子体质谱仪联用接口装置及分析方法

说明书

技术领域

本发明属于食品安全检测领域，涉及一种测定食品中镉的电感耦合等离子体质谱仪联用接口装置及分析方法。

技术背景

当前，我国部分地区农业环境和农产品重金属镉污染问题较为突出。2014年4月，环境保护部与国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》将镉列为土壤环境的首要污染物。农业环境中的镉会通过作物吸收而积累在可食用部分，并通过食物链富集在畜禽和水产品中，从而最终进入到消费者体内产生危害。在2013年湖南“镉大米”事件之后，农产品中镉的污染问题一直是消费者和媒体关注的焦点，而目前农产品的镉污染情况确实不容乐观，其中粮食、蔬菜、茶叶、动物内脏、水产品等污染情况较为突出。

目前，测定食品中镉的仪器及方法以液体进样系统为主流技术，现行元素分析的国家和行业标准绝大多数都是采用液体进样的原子吸收光谱法(AAS)、原子荧光光谱法(AFS)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等方法，例如GB/T 5009.15-2003《食品中镉的测定》、SN/T 2056-2008《进出口茶叶中铅、砷、镉、铜、铁含量的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法》、SB/T 10922-2012《肉与肉制品中铬、铜、总砷、镉、总汞、铅的测定电感耦合等离子体质谱法》等。液体进样需要提前进行样品消解处理，通过灰化以及强酸和强氧化剂等处理将复杂有机样品转换为简单无机基体，从而减少基体干扰以及对仪器的损耗。液体进样系统易于自动化，但进样效率较低，如一般的雾化器进样效率只有10％～15％，同时复杂、耗时、费力的样品前处理过程大大限制了光谱方法在现场、快速分析领域的应用。

固体进样方法在原子光谱发展初期就已经得到应用，例如1957年L’vov将NaCl直接导入石墨炉原子化器的研究。但是，受限于当时的技术条件以及液体进样系统的快速兴起，固体进样方法作为光谱分析技术的分支并没有得到足够的重视和发展。近年来，随着材料科学，电热蒸发(ETV)、激光烧蚀(LA)、原子阱捕获等高效率样品导入技术，塞曼效应、电荷耦合器件(CCD)和连续光源(CS)等背景校正和多元素顺序分析技术，以及基体改进剂和悬浮液进样等技术的发展及应用推广，固体进样的分析手段和对样品的分析能力得到了大幅度提升。其中，ETV-ICP-MS因其抗干扰能力较强、线性动态范围宽和多元素同时分析的能力，在固体进样光谱技术中倍受研究者关注。

虽然直接固体进样的光谱仪器可以采用一定的背景校正技术来减轻基体干扰影响，但这只是一种补救技术，而固体进样过程所带来的复杂基体和光谱干扰一直是限制ETV固体进样发展和应用瓶颈问题。原子阱捕获是一种非常有效的固体进样基体干扰消除技术，例如利用金汞齐原理的测汞固体进样装置、利用钨丝捕镉原理的测镉固体进样装置。其中，已公开发表的钨丝捕获镉固体进样装置是近年来我国科研人员开发的新型固体进样技术，钨丝可以在常温下捕获原子态镉，并可在高温下有效释放镉，通过镉的捕获和基体分离则可以实现预富集和基体分离两个目标，从而有效减轻基体干扰。同时，该固体进样装置利用多孔碳作为电热蒸发材料，多孔碳材料的稳定性与石墨管接近，但蒸发功耗远低于后者，加上多孔碳材料自身空隙较大、散热快，因此可以实现简单的快速风冷而非水冷，易于小型化。目前，利用上述技术的测镉固体进样装置已经实现了与AFS的串联。现有技术中固体进样装置，主要功能部件包括在线灰化装置、电热蒸发部件和钨丝捕获部件，当样品处于灰化状态时，电热蒸发部件的气路是开放的；当样品完成灰化进入电热蒸发部件时，电热蒸发部件的气路是封闭的。由于电热蒸发部件的气路开合与切换会造成整个气路气流及气压的骤变，这对于AFS的信号采集影响不大，但对于较为敏感的等离子体炬焰来说，会造成信号不稳甚至熄炬；同时，原先氩氢混合气中氢气体积比超过10％的载气气氛并不适用于ICP-MS，氢气浓度过高会由于氢消耗大量的电离能而导致熄炬。因此，原先用于AFS的钨丝捕获固体进样装置其联用接口、气路及其气氛组成并不适用于ICP-MS，若直接与ICP-MS连接，会造成ICP-MS无法正常工作，从而无法实现食品中镉的稳定、准确测定。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种钨丝捕获电热蒸发固体进样装置与电感耦合等离子体质谱仪联接装置，该装置结构简单，解决了钨丝捕获电热蒸发固体进样装置与电感耦合等离子体质谱仪联用时等离子体熄炬、信号不稳定及灵敏度低的难题，无需对食品样品进行消解处理，即可实现对其中痕量镉的检测，具有直接、快速、灵敏度高、稳定性好等特点。