電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)是20世紀80年代發(fā)展起來的無機元素分析技術,擁有低檢出限、動態(tài)線性范圍寬、干擾少、精密度高、速度快等特點,該技術經(jīng)過三十多年的發(fā)展性能也得到了大幅的改善與提升。隨著激光刻蝕(LA)、高效液相色譜(HPLC)、氣相色譜(GC)為代表的聯(lián)用技術及形態(tài)分析的快速發(fā)展,ICP-MS在包括能源、地質(zhì)、材料、環(huán)保、生物醫(yī)學、食品、國土安全等諸多領域的應用得到進一步拓展。
為幫助用戶更好地了解和學習ICP-MS技術及應用的最新進展,91儀器信息網(wǎng)特別策劃制作了“精進不休:ICP-MS新技術新應用”專題,并邀請到ICP-MS市場上的主流生產(chǎn)商們,請他們談談對ICP-MS技術發(fā)展及最新應用進展的看法。就ICP-MS而言,國際上的主要生產(chǎn)商有安捷倫、賽默飛、珀金埃爾默、島津、德國耶拿等,同時國產(chǎn)儀器廠商近年也在積極研制ICP-MS產(chǎn)品,廠商分別有聚光科技、譜育科技、鋼研納克、東西分析(原GBC)、天瑞儀器、北京衡昇儀器等。
德國耶拿(以下簡稱:耶拿)前身為卡爾蔡司的分析儀器部,其在精密儀器制造領域有著170多年的歷史。2013年耶拿加入瑞士E+H集團,這為其帶來了新的視野,同時擴展了耶拿多領域業(yè)務的發(fā)展。
耶拿公司作為德國的一家大型分析儀器公司,其多年來始終深耕元素分析領域,也取得了不俗的反響。耶拿生產(chǎn)的ICP-MS傳承了瓦里安的優(yōu)良血統(tǒng),并憑借其自身的努力,目前已在ICP-MS市場爭得了立足之地。近日,91儀器信息網(wǎng)特別采訪了耶拿公司ICP-MS產(chǎn)品經(jīng)理高爾樂博士,請他談一談耶拿的ICP-MS技術發(fā)展歷程及未來的發(fā)展趨勢等。
德國耶拿ICP-MS產(chǎn)品經(jīng)理高爾樂博士
發(fā)展簡史:從瓦里安、布魯克到耶拿
德國耶拿的ICP-MS生產(chǎn)線起源于瓦里安公司:1988年,瓦里安公司推出了其第一臺ICP-MS;并于2003年,推出了800系列,但當時該系列產(chǎn)品沒有配備碰撞反應池技術;隨后在2005-2008年期間,瓦里安公司推出了配備碰撞反應池技術的820系列;2010年,安捷倫收購瓦里安時受到反壟斷法限制,于是布魯克順勢收購了瓦里安的ICP-MS業(yè)務,并推出了M90系列產(chǎn)品;,由于該產(chǎn)品線與布魯克原有產(chǎn)品線重合度不高,收購效果不佳,2014年,耶拿提出了收購意向,并于同年,德國耶拿收購了布魯克的ICP-MS產(chǎn)品線。
收購結束后,耶拿的產(chǎn)品組合覆蓋了元素痕量分析的三種核心技術(AAS、ICP-OES和ICP-MS),增強了耶拿在分析測量技術方面的實力。作為交易的一部分,耶拿不僅取得了ICP-MS產(chǎn)品線的全套技術和知識產(chǎn)權,此外,耶拿還將布魯克ICP-MS生產(chǎn)、銷售、市場、服務等整個團隊轉(zhuǎn)移過來,實現(xiàn)了無縫銜接。
耶拿對ICP-MS十分重視,在研發(fā)上投入了大量人力物力。收購案后一年,耶拿推出了PQMS系列新品;并于2018年,推出了PQMS系列高靈敏度特征的PQMS Elite 型號。
德國耶拿PQMS Elite
ICP-MS市場競爭激烈,且長期被幾家進口廠商占據(jù)絕大部分市場份額,耶拿相對來說是ICP-MS市場的后來者,想要爭得一席之地,就必須要有自己的特色。
高爾樂重點介紹了耶拿ICP-MS的幾大突出特點,如:最早設計和實現(xiàn)了90 反射離子透鏡,使離子在靜電場的作用下,三維聚焦進入質(zhì)量分析器,消除一定干擾;集成式碰撞反應池(iCRC),將碰撞反應氣引入到ICP-MS接口部分,在離子透鏡前進行碰撞反應,從而避免中性粒子或副產(chǎn)物進入檢測系統(tǒng),消除干擾的同時不影響其他元素的靈敏度;EcoPlasma技術,可以有效的降低等離子氣消耗量,整機氬氣消耗為同類儀器消耗量的一半左右,節(jié)省儀器后期使用成本。憑借綠色節(jié)能和高靈敏度的特點,耶拿先后摘得了“2015科學儀器行業(yè)綠色儀器”和“2018年度科學儀器行業(yè)優(yōu)秀新產(chǎn)品”桂冠。
技術趨勢:高鹽耐受及前處理亟待突破
經(jīng)過三十多年的發(fā)展,ICP-MS技術上已經(jīng)相對成熟。但ICP-MS對高鹽樣品的耐受性是一個眾所周知的技術難題,樣品不僅堵塞采樣錐和截取錐,而且在分析過程中會影響ICP-MS的靈敏度、穩(wěn)定性等參數(shù)。高爾樂表示,高鹽樣品分析在食品和海洋等領域十分普遍,但傳統(tǒng)的前期稀釋法治標不治本,不能從根本上解決高鹽樣品分析存在的問題。因此,對于未來ICP-MS儀器相關技術的研究熱點,提升ICP-MS對高鹽樣品的耐受性應該是發(fā)展趨勢之一。
另一個重要的發(fā)展趨勢,高爾樂表示在于簡化樣品前處理。前處理會直接影響檢測的結果,傳統(tǒng)的樣品前處理不僅耗時耗力、造成大量試劑污染和浪費,人工處理不當,還會造成誤差。直接進樣和前處理自動化將是解決這些問題最直接的方法。
直接進樣,如激光剝蝕與ICP-MS聯(lián)用技術,就是目前發(fā)展較快的方法,但激光剝蝕技術系統(tǒng)存在標準樣品少的問題,暫時很難推廣。前處理自動化也可以解決部分前處理中存在的問題,如應用于臨床中血液檢測的自動稀釋等,可以減少人力和誤差。所以,簡化前處理將是未來ICP-MS技術發(fā)展的主要方向。
市場趨勢: 石化或成熱點市場
環(huán)境檢測與食品安全領域既是國家重點關注的領域,也是老百姓接觸關心較多的領域。高爾樂提到,過去幾年,耶拿ICP-MS主要的應用也集中這兩個領域。與此同時,倚仗于PQMS Elite高靈敏度的特性,耶拿的ICP-MS在需要高靈敏度的地礦等領域,相較于其他公司也有一定的優(yōu)勢。
高爾樂說,近年來企業(yè)及第三方檢測機構用戶的需求急速上升,該增長趨勢同樣體現(xiàn)在ICP-MS市場。PQMS系列產(chǎn)品具有的高通量及節(jié)約氬氣等特點,滿足了第三方檢測用戶實驗分析中的需求,且耶拿針對第三方檢測機構有相應的優(yōu)惠政策,得益于此,耶拿也得到此行業(yè)用戶的青睞。高爾樂預測,2019年第三方檢測機構將會繼續(xù)大量采購ICP-MS。
此外,石化領域未來對ICP-MS的需求量將逐步增長。石油及其產(chǎn)品中存在大量的金屬元素,這些元素對石油煉制、儲運、環(huán)境均產(chǎn)生了不良影響。
高爾樂表示,目前許多元素分析方法在石化領域獲得了廣泛應用,常見的有原子吸收光譜法(AAS)、電感耦合等離子發(fā)射光譜法(ICP-OES)、X射線熒光光譜法(XRF)等。隨著石化產(chǎn)業(yè)的升級以及日益嚴格的環(huán)保法規(guī)的要求,對于元素含量的分析要求朝著低含量、快速、穩(wěn)定的方向發(fā)展, ICP-MS作為一種具有極高靈敏度和多元素分析能力的儀器分析技術將得到越來越多的關注。高爾樂提到,目前關于石化產(chǎn)品重金屬檢測ICP-MS方法的國家標準尚不完善,相信隨著相關國家標準和政策的頒布與完善,也會促進石化領域?qū)CP-MS的需求。
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