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标题:[未解决]【转载】【求助】碰撞池和反应池有何不同

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艰苦奋斗[使用道具]
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【转载】【求助】碰撞池和反应池有何不同

向大家请教一下,像aglient的7500系列有的碰撞池技术和PE的DRC反应池技术,有什么共同点和不同点呢,各自的去除干扰原理是怎样的?
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风往尘香[使用道具]
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首先要指出的是:四极杆(quadrupole) 的用途很广泛,可用于离子束偏转、聚焦、池技术以及质量过滤器(quadrupole mass filter)。



在池技术这一块:PE 公司搞了四极杆池技术 DRC=Dynamic Reaction Cell,可使用 CH4/NH3/O2/N2O 等反应气体。池内的四极杆可进行质量甑选,让一定质量范围内的离子通过,从而控制副反应程度。由于PE公司将“四极杆反应池技术”申请了专利,其他公司就只能另辟蹊径。



Thermo 公司搞了六极杆池技术 CCT=Collision Cell Technology,Agilent 公司搞了八极杆池技术 ORS=Octopole Reaction System。由于六极杆、八极杆的 Mathieu equation stability diagram 比四极杆更加复杂,因此 六极杆、八极杆只能用于动能歧视。但这些池内也可通入 H2(弱反应气体)、He-NH3 或者 He-H2混合气。



关于反应/碰撞池的原理,我上传了一个附件(节选自安捷伦科技 陈玉红博士制作的ppt),希望对你有帮助。
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我觉得DRC这个领域还是挺模糊的,如果仅仅是CID、LMCO、动能门槛消除亚稳态的离子,那是没有什么公式可言的,比较“化学”而非物理。ICP能量也不大嘛,也就1eV,就是电流大一点,搞的这么脏!
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非常感谢!很有帮助!
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的确是不错的资料讲解,不过,要真正理解起来还是有点困难
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ass[使用道具]
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各自均申请了专利,各有各的优势吧
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happydream[使用道具]
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从分析百科上面转的,写的比较清楚。转来大家看看,讨论讨论。



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cuturl('http://bbs.antpedia.com/thread-19389-1-7.html')

分析百科 icpms所写,版权为其所有,此处为转载,特此说明

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先谈谈反应模式。



由于使用不同性质的气体,碰撞反应池技术被分为反应池和碰撞池,其实对于一个池来说,不管是四极杆池<六极杆池<8极杆池没有这种反应池和碰撞池区别,只有当不同的气体导入时,池内所发生的过程决定了是反应池还是碰撞池。



当NH3, CH4, O2,H2通入池内(不管是PE,Agilent还是Thermo的池)时,这些气体,化学活性强,易与干扰离子之间主要发生电荷(+)转移,质子(H)转移反应过程,使干扰离子1)中性化,2)质量改变,而达到消除干扰的目的。但同时反应气也会同待测离子反应,使其损失,灵敏度减少。



反应过程有两个特点:



1)需要有特定的反应路线,

2)有新的产物。



对于第一点,既然是一个化学过程,就涉及到热力学过程(反应能不能发生)和动力学过程(反映能否在一定的时间完成).在实际应用当中意味着,一种反应气难以同所有的干扰离子有效反应,如NH3, CH4对As75,受40ArCL75+不能消除,不同的样品基体,需要的优化条件不一样.



比如测纯水中的Fe56+ 受Ar40O16+的干扰。通入CH4气体与40Ar16O+反应,从而消除了对质量数为56处的Fe的干扰。若同时要测Ka39+,受Ar38H+干扰, CH4气体与Ar38H+反应。但2者需要的最佳CH4气体流量和反应池电压不一样,应为参与反应的物质不一样,路线不一样。所以不同元素,受到不同干扰,需要的仪器参数条件可能不一样。



另外如果测环境水样中的Fe56+,除了40Ar16O+的干扰,还可能有40Ca16O+的干扰, 同样需要不同的条件.所以不同基体样品仪器参数条件又不一样。



对于2点,新的产物,即新的干扰,所以PE必须用四极杆,质量控制,不让新干扰通过, 而离子的传输效率四极杆池<六极杆池<8极杆池.



所以反应过程对于特定的干扰,已知的干扰,比较有效。在最佳条件下,简单基体的样品分析时,PEDRC消除干扰的能力不错.但实际当中,DRC还难以完全消除干扰,所以PE的仪器还必须借助于干扰校正方程来消除干扰,找几篇DRC的应有文献(半导体行业除外)看看. 而干扰校正方程是半经验公式,需要了解样品基体组成,干扰情况才能有效使用, 但没有分析样品时,有如何能知道未知样品的组成?



所以对于复杂样品,不同样品同时分析,多元素同时分析时,DRC需要很高的应用经验,很强的化学知识,优化仪器,摸索条件,操作麻烦,不实用。



DRC出道较早,名气也大,也有不少用户在各行各业,但由于操作复杂,样品基体变化,仪器条件变化,元素不同,仪器条件不同,结果也不经相同, 这也是美国EPA到目前尚未批准其EPA200.8的方法中,使用碰撞反应池技术的主要原因.



碰撞模式



这里谈的是使用纯惰性气体(He, Ar, Xe,etc)的碰撞模式,不包括在惰性气体中混有反应气体的情况,如H2/He,NH3/He 等。



碰撞模式有两种主要过程:



1、碰撞解离模式

2、碰撞+动能歧视



1、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、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干扰离子发生碰撞,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。



碰撞+动能歧视的原理是基于:



1、任何分子离子的碰撞截面均大于单原子离子

2、大离子与气体的碰撞次数大于小离子,因而失去更多能量

3、能量不足的离子不能进入四极杆



碰撞+动能歧视是一个物理过程,不是一种反应过程,同物质的化学性质无关, 没有特定的反应机理,像过滤器一样滤掉大的多原子离子,动能歧视对任何具有不同半径离子有效,与干扰物的种类, 多少及化学性质无关,特别适用于含有复杂, 多变及未知基体样品的多元素同时分析。



实际操作当中,仪器调谐后,同一参数可以应用于不同的基体的样品,不同元素的测定,真正可以简化方法开发,简化分析过程。



动能歧视效率的关键在于初始离子能量的控制。要求多元干扰离子和待测离子的初始离子能量低,分布集中。如果离子能量的高斯分布峰很宽,展宽过大,大通过碰撞形成的待测离子与干扰离子的能量差不足以完全区分两种离子,则动能歧视消干扰效率无效。
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那热电的XII系列的质谱只能是六极杆的碰撞池了吗?我想测量的样品是需要引入氧气到池里面的,按上面的说法,我没法测这个样品了吗?
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撞池 还是 反应池,取决于通入的气体类型。通入 He Xe是碰撞池,通入 H2 O2 NH3 CH4是反应池
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