kỹ thuật loại trừ nhiễu khối dùng collisionreaction cell (crc) trong icp-ms

Abstract : ICP-MS is a technical analysis of inorganic elements based on the mass of the
ions generated from the plasma and is gradually replacing the spectral analysis technique by
virtue of its sensitivity. The latest development and use of collision and reaction cells in ICP-
MS is presented in this review.
MỤC LỤC
1.Giới thiệu 1
1.1. Cản nhiễu khối trong phương pháp ICP-MS 1
1.2. Một số phương pháp loại trừ cản nhiễu khối 2
1.3. Kỹ thuật loại trừ cản nhiễu phổ dùng cell va chạm/phản ứng 3
( collision/reaction cell – CRC)
2. Kỹ thuật CRC trong phân tích ICP-MS 5
2.1. Quá trình va chạm trong cell 5
2.2. Quá trình phản ứng trong cell 8
2.3. Một số thiết kế hệ CRC 10
2.4 Các loại khí dùng trong kỹ thuật CRC 14
2.5. Một số ứng dụng của hệ thống ICP-QQQ (ICP-MS/MS) 16
của Agilent Technologies Inc
3.Kết luận 18
1. Giới thiệu
1.1. Cản nhiễu khối trong phương pháp ICP-MS
(1)
ICP-MS được giới thiệu lần đầu cách đây 25 năm và có mặt trên thị trường trong khoảng
20 năm trở lại đây. Mặc dù có nhiều lợi thế nhưng ICP-MS chưa thể phân tích một cách
hoàn hảo tất cả các nguyên tố trong nhiều nền mẫu. Nguyên nhân chính của yếu điểm này
đó là những cản nhiễu khối do các đồng vị của các nguyên tố khác nhau có cùng số khối
hoặc do các hợp chất đa nguyên tử hình thành từ các nguồn khí đi vào plasma mà đặc biệt
là do khí Argon hoặc do dung dịch mẫu, các muối và acid có trong nền mẫu,… cùng với
các khí trong khí quyển bị cuốn theo và nguồn plasma
Bảng 1.a
Bảng 1
(2)

: a) Các cản nhiễu do ion đa nguyên tử tạo thành từ plasma và nền mẫu
b)Các cản nhiễu khối do các hợp chất được tạo thành từ các nguyên tố có
trong nền mẫu và ion 2 điện tích dương
1.2. Một số phương pháp loại trừ cản nhiễu khối
(3)

Để khắc phục các cản nhiễu do trùng khối ta có thể sử dụng phương trình tính toán để
hiệu chỉnh cản nhiễu, phương pháp này được thực hiện bằng cách đo tín hiệu tại khối cần
xác định (tại đây tín hiệu thu được là tổ hợp của tín hiệu chất cần phân tích và tín hiệu của
chất nhiễu) và một khối khác của chất cản nhiễu mà tại đây không bị nhiễu khối bởi các
Bảng 1.b
thành phần có trong nền, tín hiệu được hiệu chỉnh bằng cách so sánh giữa tỷ lệ phổ biến
của 2 đồng vị đang khảo sát và tỷ lệ tín hiệu đo được của khối bị nhiễu và khối so sánh.
Ví dụ như khối phổ biến của Cd là 114 trùng với Sn, tuy nhiên Sn có 10 đồng vị cho nên
có thể đo cường độ của khối 118 của Sn, đối chiếu với tỷ lệ phân bố của Sn 118 và 114 để
tính ra cường độ của Sn trong khối 114 theo phương trình sau:
114
Cd
+
= mass 114 –
114
Sn
+
= mass 114 – (0.65%/24.23%)x
118
Sn
+
.
Tuy nhiên phương pháp này khó có thể giải quyết
tốt ảnh hưởng của sự nhiễu khối trong một số trường hợp như không chọn được một khối

so sánh mà không bị ảnh hưởng bởi nền, các đồng vị của chất cần hiệu chỉnh có thành
phần phổ biến có tỷ lệ không ổn định hay hàm lượng chất phân tích thấp trong khi tín hiệu
nền quá cao.
Nếu như tín hiệu của chất phân tích rất thấp trong khi nhiễu nền lớn thì cần phải có một
biện pháp giảm các loại đa nguyên tử hình thành trong môi trường nhiệt độ cao của
plasma. Trong điều kiện plasma thường (1000-1400 WRF; 0.8-0.1 L/min) khí Ar kết hợp
với các thành phần nền tạo ra dạng đa nguyên tử. Do đó nếu dùng nguồn plasma lạnh
(500-800WRF; 1.5-1.8L/min) thì điều kiện nhiệt độ của plasma thay đổi làm giảm sự hình
thành của các họp chất đa nguyên tử. Tuy nhiên nguồn plasma lạnh không cung cấp nhiệt
lượng đủ để cắt đứt một số liên kết bền của nguyên tố với nền, khó ion hóa các nguyên tố
có thế ion hóa cao và chuyển đổi giữa 2 mode normal và cool plasma mất khoảng 3 phút
nên làm tăng thời gian đó nếu dùng cả 2 mode trong cùng một lần đo.
Các ion có nguồn gốc khác nhau chắc chắn sẽ có các khối lượng khác nhau, tuy nhiên nếu
độ phân giải của thiết bị không đủ cao thì sẽ không thể phân biệt các ion có số khối gần
giống nhau dẫn đến hiện tượng cản nhiễu khối. Để khắc phục nhược điểm này, kỹ thuật
ICP – MS hiệu năng cao (HR-ICP-MS) sử dụng kỹ thuật magnetic sector đã được áp
dụng, tuy nhiên giá thành của các thiết bị dạng này cao hơn nhiều so với kỹ thuật cell va
chạm và phản ứng.
1.3. Kỹ thuật loại trừ cản nhiễu phổ dùng cell va chạm/phản ứng
( collision/reaction cell – CRC)
(1)
Có nhiều phương pháp để loại bỏ các ion đa nguyên tử trong ICP-MS, trong số đó kỹ
thuật CRC là kỹ thuật được phát triển gần nhất và ngày càng phổ biến. Với ưu thế là đơn
giản, hiệu quả và có tính kinh tế cao mà lại cung cấp khả năng loại trừ rất nhiều các loại
cản nhiễu phức tạp. Hầu hết các hãng sản xuất ICP-MS hiện nay đều cung cấp hệ thống
CRC bên cạnh đó là hướng dẫn sử dụng chi tiết cho từng nguyên tố và nền mẫu trong các
trường hợp thông thường cũng như là các ứng dụng đặc biệt.
Thiết bị hiện này dùng cell có đa cực (có thể dùng 4, 6 và 8 cực) để tạo ra từ trường dẫn
các ion đi qua cell và va chạm/phản ứng với khí thêm vào. Mặc dù có nhiều loại khí và cơ
chế phản ứng ion đã được phát hiện, nhưng cho đến nay chỉ có một số loại khí và cơ chế

va chạm/phản ứng thỏa mãn một số điều kiện nhất định mới được áp dụng trong thực tiễn.
Các quá trình loại nhiễu phải dựa trên những điều kiện ưu đãi về nhiệt động lực học và
động học cũng như thỏa mãn các yêu cầu như thực hiện đơn giản, không làm hao mòn
thiết bị, không tạo ra các hợp chất cản nhiễu khác. Bảng dưới đây trình bày một số loại
khí thường dùng để loại nhiễu khối trong một số trường hợp cụ thể.
Bảng 2: Một số loại khí va chạm/phản ứng và những áp dụng thường được sử dụng
Nhìn chung các phản ứng phải phù hợp với quy tắc nhiệt động lực học, và tỷ lệ xảy ra
phản ứng phải cao để có thể áp dụng được. Các dữ liệu nghiên cứu về nhiệt động lực
học và tốc độ phản ứng luôn có sẵn trong các tài liệu tham khảo và chỉ cần dựa vào đó
để thực hiện các áp dụng thực tế.
2. Kỹ thuật CRC trong phân tích ICP-MS
2.1. Quá trình va chạm trong cell
Ion đi vào cell theo đường xuyên tâm và được giữ ổn định trong vùng từ trường được tạo
ra bởi bộ đa cực sau đó va chạm với khí trong cell, khi này xảy ra sự chuyển năng lượng
giữa các ion và các phân tử khí trong cell làm cho năng lượng của các ion giảm đi, lúc
này một điện thế được áp vào đễ dẫn các ion đi theo trường thế được tạo ra và giữ các ion
trong trường thế này. Có hai cơ chế va chạm xảy ra đó là phân mảnh và truyền dẫn năng
lượng
(4)
.
Năng lượng có được do va chạm sẽ được chuyển thành các dạng năng lượng như quay,
rung, chuyển dịch điện tử. Những va chạm liên tiếp với chất khí làm tích tụ năng lượng
lên ion và đến một mức nào đó có thế làm biến đổi ion. Nếu năng lượng vượt quá năng
lượng nối thì sẽ diễn ra sự cắt đứt liên kết và quá trình phân mảnh xảy ra. Sự kiện này xảy
ra do sự tích tụ năng lượng từ nhiều lần va chạm liên tiếp đến lúc phân mảnh và có điều
kiện xảy ra theo công thức sau
(5)
Tuy nhiên quá trình phân ly chỉ xảy ra được khi E va chạm lớn hơn hẳn E phân ly, và điều
kiện này chỉ thích hợp trong một số trường hợp mà năng lượng nối của các ion đa nguyên
tử khá thấp.

Bảng 3: So sánh năng lượng liên kết của một số ion đa nguyên tử và năng lượng va chạm
(ứng với thế đặt trong cell la 17eV)
(5)
(4)
Trong một va chạm không có phản ứng của ion có khối lượng m
1
, động năng E
1
với một
phần tử trung hòa có khối lượng m
2
và động năng E
2
=0, năng lượng sau va chạm được
biểu diễn theo phương trình
Từ phương trình (1) nhận thấy rằng khi m
2
 0 thì không có sự chuyển năng lượng, nếu
m
2
= m
1
thì tác nhân va chạm và ion đi ra với năng lượng bằng nhau, khi này ion trong va
chạm mất đi một nửa năng lượng ban đầu và sự va chạm liên tục của các ion dẫn đến kết
quả là làm giảm động lượng. Khi các ion có kích thước hình học càng lớn thì khả năng va
chạm với các phân tử khí trung hòa sẽ càng cao, do đó sự giảm năng lượng trong quá
trình va chạm phụ thuộc vào hai yếu tố đó là khối lượng của phân tử khí trung hòa tham
gia va chạm và kích thước của các ion đi vào cell. Dựa trên đặc tính này mà cơ chế tách
các ion phân tích khỏi các ion cản nhiễu bằng sự khác biệt về động năng (kinetic energy
discrimination – KED) đã được áp dụng.

Loại trừ nhiễu bằng cách phân biệt động năng (KED) là phương pháp được thực hiện
bằng cách tạo ra một rào thế giữa cell và bộ phân tách khối. Phương pháp này được tiến
hành bằng cách dùng nguồn điện một chiều để chỉnh thế của cell va chạm thấp hơn thế
của bộ tách khối. Chùm ion được sinh ra từ vùng plasma sau khi đi qua cell va chạm nhờ
bán kính nhỏ nên hiệu suất va chạm với các phần tử trung hòa trong cell thấp nên vẫn giữ
được một lượng đáng kể động năng ban đầu của mình, trong khi đó các ion được tạo ra do
những phản ứng thứ cấp trong plasma thường có bán kính lớn hơn dẫn đến sác xuất va
chạm với các phần tử trung hòa trong cell va chạm cao hơn làm cho các ion này có động
năng thấp hơn nên không vượt qua rào cản thế này. Ví dụ như
208
PbH
2
cùng khối với
210
Pb
tuy nhiên do
208
PbH
2
dễ va chạm với các nguyên tử He hơn nên bị giảm động năng nhiều
hơn so với ion
210
Pb
2+
.
Hình 1: Quá trình KED diễn ra trong cell va chạm
Bởi vì quá trình KED thực hiện nhờ vào sự va chạm giữa khí va chạm và ion trong cell,
do đó loại khí được dùng phải có khối lượng không quá nhỏ ( không có khả năng va chạm
làm giảm năng lượng của ion) nhưng khối lượng cũng không quá lớn ( tránh hiện tượng
làm giảm đáng kể năng lượng ion làm cho ion không đến được bộ tách khối) vì vậy mà

loại khí va chạm thường được dùng nhất là He. Áp suất khí va chạm trong cell va chạm
đại diện cho mật độ các nguyên tử khí có trong cell, áp suất càng tăng thì xác suất va
chạm càng lớn dẫn đến quá trình KED sẽ hiệu quả hơn nhưng đồng thời cũng lảm giảm
động năng của các ion cần phân tích dẫn đến một số lượng nhất định các ion cần phân tích
sẽ không vượt qua được rào cản thế làm tín hiệu thu được giảm đi đáng kể.
2.2. Quá trình phản ứng trong cell
(1)
Các kỹ thuật loại nhiễu khối trong phương pháp ICP-MS gồm có trung hòa các ion nhiễu,
thay đổi tỷ lệ M/z của ion cản nhiễu hoặc ion cần phân tích. Các quá trình chuyển đổi này
được thực hiện dựa trên các cơ chế phản ứng như trao đổi điện tích, trao đổi nguyên tử,
ngưng tụ.
Phản ứng trao đổi điện tử: có sự chuyển dịch điện tử từ tác chất phản ứng (R) sang ion,
quá trình này dẫn đến tác dụng làm mất điện tích của ion nhiễu giúp loại ion này ra khỏi
cell phản ứng không cho ion nhiễu đến được bộ tách khối. Phản ứng được thực hiện như
sau:
Phản ứng trao đổi điện tử chỉ xảy ra khi điều kiện về thế ion hóa được thỏa mãn, như ví
dụ trên cho thấy ion cản nhiễu phải có thế ion hóa (IP) lớn hơn khí phản ứng để có sự trao
đổi điện tử xảy ra nhưng thế ion hóa của ion cần phân tích phải nhỏ hơn thế ion hóa của
khí phản ứng.
Phản ứng ngưng tụ hay thêm nguyên tử thì không bị giới hạn bởi thế ion hóa nhưng phụ
thuộc vào các quy luật hóa học, và yêu cầu đặt ra không chỉ là phản ứng thuận lợi về mặt
nhiệt động lực học mà phải xảy ra với tốc độ thật nhanh và xác suất phản ứng cao. Phản
ứng được thực hiện như sau:
Có 2 hướng để giải quyết cản nhiễu bằng cách sử dụng phản ứng thêm nguyên tử đó là
dịch chuyển khối của ion cản nhiễu (isobar shift) hoặc dịch chuyển khối của ion cần phân
tích (analyte shift).
Mỗi phản ứng trên giải quyết một cặp cản nhiễu và chất phân tích, tuy nhiên sau phản ứng
nhiều khả năng một số ion cản nhiễu khác được hình thành và có thể ảnh hưởng đến
những đồng vị lân cận của các chất phân tích trong trường hợp cần xác định nhiều khối
trong một mode khí phản ứng hoặc các sản phẩm sinh ra lại tái phản ứng với ion cần phân

tích. Có nhiều loại phản ứng và nhiều loại khí phản ứng khác nhau đã được phát hiện, tuy
nhiên để áp dụng được trong thực tế thì cần phải có quá trình khảo sát kỹ lưỡng về các
ảnh hưởng của sản phẩm phụ tạo thành, do đó mà chỉ có một số ít các loại khí được dùng
để làm khí phản ứng và các ứng dụng của kỹ thuật reaction cell thường được áp dụng
trong những trường hợp cụ thể khi những cản nhiễu từ nền đã được biết trước.
Các loại khí phản ứng được dùng trong kỹ thuật CRC thường không nhiều do để áp dụng
vào thực tế thì khí phản ứng phải đạt được nhiều yêu cầu khác nhau. Chỉ có khoảng 6
nhóm khí thông dụng được trình bày trong bảng phía dưới là thường dùng trong CRC, bởi
vì một loại khí phản ứng tốt là loại khí phải đạt được những yêu cầu như: có được khả
năng phản ứng hiệu quả tức là tốc độ phản ứng nhanh và phản ứng chọn lọc; Ion cần xác
định sinh ra nhanh và ít có phản ứng phụ; Các sản phẩm phụ sinh ra sau phản ứng phải dễ
dàng bị loại bỏ, hoặc có ảnh hưởng rất ít để đảm bảo không gây ra thêm các loại nhiễu
khác. Trong kỹ thuật cell phản ứng, những loại khí có khối lượng thấp như H
2
có lợi thế là
được chuyển thành các sản phẩm có m/z thấp nên dễ loại bỏ và ít có khả năng gây nhiễu.
Trong khi đó những khí có khối lượng phân tử nặng thường sẽ có hoạt tính cao nên cho
nhiều phản ứng khác nhau với nhiều loại ion có trong cell nên có nhiều khả năng sẽ tạo ra
các sản phẩm phụ có thể gây cản nhiễu.
Bảng 4: Một số loại khí thường dùng trong kỹ thuật CRC
2.3. Một số thiết kế hệ CRC
(6)
CRC được ra đời nhằm khắc phục những cản nhiễu về khối của các ion nền sinh ra
trong plasma, giúp ngăn chặn những cản nhiễu về khối do Ar và nhiều chất khác có trong
môi trường và nền mẫu lên nguyên tố cần xác định. Có nhiều thiết kế hệ CRC tuy nhiên
các thiết kế hầu hết đều có nhưng điểm chung.
Ion từ plasma đi vào giao diện, nơi mà nó được lọc nhiễu bởi chân không và gương điện
sau đó vào CRC, được đặt ngay trước bộ tứ cực. Đối với chế độ va chạm và phản ứng nhẹ
(sử dụng khí có hoạt tính kém) thì hai loại khí thường dùng là H
2

hay He được dẫn vào
cell có chứa bộ đa cực (4-6-8 cực), các cực này thường được hoạt động bằng sóng radio
(rf), hệ thống đa cực loại 6-8 cực không có chế độ tách phổ như hệ tứ cực mà thay vào đó
là điều chỉnh luồn ion vào trong một vùng hẹp và giữ luồn ion ổn định tại đây để va chạm
với khí.
Hình 2: Sơ đồ thiết bị của hệ thống ICP-MS dùng kỹ thuật CRC
Trên thực tế, các sản phẩm phụ của phản ứng thứ cấp rất đa dạng và có khả năng tạo ra
các cản nhiễu không mong muốn nếu như các thành phần này không bị loại bỏ ngay sau
khi được sinh ra. Căn bản có 2 cách để loại những yếu tố này là phân biệt bằng năng
lượng động học(KED) hoặc bằng khối lượng. Sự khác nhau chủ yếu của 2 cách này là
thiết kế của các cực được dùng và cơ chế loại bỏ cản nhiễu của các cực được dùng.
Hệ thống CRC thương mại đầu tiên được dùng dựa trên kỹ thuật dùng 6 cực, được dùng
trong phương pháp khối phổ nghiên cứu chất hữu cơ với mụch đích nghiên cứu cấu trúc,
thích hợp cho sắc ký ghép khối phổ nhưng laị là bất lợi cho phương pháp khối phổ nghiên
cứu các chất vô vơ khi mà cần tránh các phản ứng thứ cấp tạo ra các ion không mong
muốn hoặc phản ứng với ion cần xác định. Những loại khí có khả năng phản ứng cao như
NH
3
và CH
4
có khả năng loại trừ nhiễu tốt lại không dùng trong kỹ thuật KED ( áp dụng
trong hệ 6-8 cực) bởi vì gặp phải hạn chế của hệ 6 cực là không loại bỏ theo khối vì chỉ
dùng nguồn rf để hạn chế các thành phần thứ cấp được tạo thành theo cơ chế KED. KED
được thực hiện được nhờ vào việc chỉnh thế phân cực của cell thấp hơn thế của bộ lọc
khối, do đó các sản phẩm thứ cấp sinh ra trong cell có năng lượng bằng với năng lượng
phân cực của cell do đó không thể đến được bộ lọc khối tuy nhiên những sản phẩm này
nếu có hoạt tính mạnh lại có thể gây ra các phản ứng thứ cấp lên ion cần xác định làm
giảm năng lượng hoặc dịch chuyển khối của các ion này.
Các khí kém hoạt động như He, H
2

,Xe là lựa chọn duy nhất khi không thể kiểm soát được
các sản phẩm thứ cấp. Kết quả là cơ chế trong đó các ion va chạm và phân mảnh chứ
không phản ứng hóa học được cho là chiếm vai trò chủ yếu trong quá trình loại nhiễu.
Như vậy đối với hệ 6 cực thì mức độ ảnh hưởng của nền vẫn còn cao bởi vì quá trình loại
bỏ các cản nhiễu chưa thực sự hiệu quả, do đó việc phân tích một số nguyên tố như Fe,
Ca, K, vẫn chưa có sự vượt trội hơn so với kỹ thuật plasma lạnh.
Một cải tiến khác là dùng 8 cực để lọc ion bằng động lượng, lợi ích của dùng dạng này là
khả năng truyền dẫn ion qua cell mà đặc biệt là các ion có khối lượng thấp của hệ 8 cực
tốt hơn nhiều so với hệ 6 cực. Tương tự như hệ 6 cực thì các phản ứng va chạm phân
mảnh và phân biệt bằng năng lượng là cơ chế chủ yếu trong hệ 8 cực. Các loại khí thường
dùng là các khí kém hoạt động như He, H
2
, Xe.
Hình 3: So sánh vùng ổn định ion của các hệ 4-6-8 cực
Có thể nhận thấy rằng càng sử dụng nhiều cực thì vùng không gian của cell giảm đi và
vùng ổn định của chùm ion tăng lên, càng nhiều cực được sử dụng thì khả năng tinh chỉnh
quỹ đạo giúp ổn định chùm ion tránh cho các ion đi lạc ra khỏi quỹ đạo và bay ra khỏi
cell càng tăng lên, hơn nữa việc giảm thể tích cell giúp giảm được lượng khí cần dùng và
khả năng làm sạch cell cũng nhanh hơn.
Một cách loại các sản phẩm thứ cấp là phân biệt theo khối lượng bằng cách đặt hệ tứ cực
vào cell và dùng nó như một hệ lọc khối. Thuận lợi của thiết kế này là cho phép dùng các
loại khí có hoạt tính mạnh và được gọi là Dynamic reaction cell (DRC).
Hình 4: Sơ đồ của một hệ DRC
Sau khi phản ứng với NH
3
, các ion nhiễu tạo thành các phần trung hòa và các ion có m/z
khác với chất phân tích. Nhờ vào khả năng tách khối mà các ion có khả năng tạo phản
ứng thứ cấp bị loại khỏi cell trước khi gây ra những phản ứng không mong muốn khác.
Do đó lợi ích của DRC là có thể lựa chọn các loại khí phản ứng có hoạt tính mạnh như
NH

3
, CH
4
để loại trừ nhiễu.
(4)
Hiện nay thì việc dùng bộ tức cực trong CRC đã được thương mại hóa, Perkin Elmer
SCIEX ELAN DRC dùng hệ tứ cực trong khi đó Micromass Platform và Thermo
Elemental PQ ExCell dùng hệ 6 cực và Agilent 7500c, 7700, 8800 dùng hệ 8 cực.
Hiện nay Agilent đã phát triển bộ ba tứ cực ICP-QQQ, với thiết kế có 2 tứ cực, một ở
trước và một ở sau CRC, tứ cực đầu tiên có nhiệm vụ lựa chọn những ion có m/z thích
hợp để đi vào CRC, giúp cho mode va chạm/phản ứng đáng tin cậy và dễ kiểm soát hơn.
Những ứng dụng của kỹ thuật này sẽ được trình bày ở phần sau
Hình 5: Sơ đồ thiết bị ICP-QQQ 8800
2.4. Các loại khí dùng trong kỹ thuật CRC
(8)
Các loại khí va chạm thường dùng là He và Xe trong đó khí He là phổ biến hơn cả, trong
khi đó các loại khí phản ứng thì đa dạng hơn và có 4 loại thường dùng nhất là H
2
, NH
3
,
O
2
, CH
4
, được sắp xếp theo thứ tự hoạt tính tăng dần từ H
2
đến CH
4
.

Hidrogen thường được áp dụng rộng rãi và đặc biệt tốt trong các phản ứng phân rã các
poli-ion từ argon, thường dùng dạng tinh khiết hoặc pha loãng 5 -10 % với He, khi pha
loãng trong He còn giúp làm chậm ion để phân giải bằng động năng.
NH
3
là một khí hoạt tính mạnh, có tác dụng loại bỏ một vài cản nhiễu cụ thể như ClO cản
nhiễu trong xác định V, cơ chế là trao đổi electron tuy nhiên lại phản ứng kết hợp với các
ion khác nên tạo thành các loại nhiễu mới, NH
3
được dùng dạng tinh khiết hoặc pha loãng
đến 1 -5 % trong He.
Oxi thường dùng để chuyển khối các ion từ M thành MOn, điển hình như cản nhiễu O
2
trong xác định S được loại trừ khi tạo thành SO, tương tự như vậy là PO hay trong cản
nhiễu của MoO khi xác định Cd, MoO chuyển thành MoOx.
Methan là loại khí có hoạt tính cao dẫn đến khả năng phản ứng với rất nhiều ion làm giảm
độ nhạy hoặc tạo ra các loại cản nhiễu mới hơn nữa metan là khí dễ cháy nên ít được sử
dụng.
Tuy nhiên việc lựa chọn loại khí phản ứng tốt cho quá trình phân tích không chỉ dựa trên
cơ chế loại nhiễu mà còn phải xét đến khả năng phản ứng của khí này lên ion cần phân
tích. Nghiên cứu với khí NH
3
1% trong He, 8ml/phút, độ nhạy giảm chứng tỏ hoạt tính
của NH
3
đối với nguyên tố khảo sát tăng, như vậy NH
3
phản ứng tốt với ArCl nhưng đồng
thời làm giảm tín hiệu As do đó chỉ nên dùng khí He để va chạm trong trường hợp này.
Như vậy nhờ những khảo sát về ảnh hưởng của khí phản ứng lên tín hiệu của từng nguyên

tố có thể giúp nhà phân tích đưa ra những lựa chọn tối ưu trong những trường hợp cụ thể.
Hình 6: Khảo sát ảnh hưởng của khí phản ứng NH
3
lên tín hiệu của một số nguyên tố
Một loại ảnh hưởng khác có thể xảy ra do hoạt tính mạnh của khí phản ứng là hiện tương
tạo thành các tổ hợp giữa ion và phân tử khí hay còn gọi là Cluster. Một vì dụ điển hình
cho hiện tượng này là quá trình phản ứng giữa ion Y
+
và NH
3
như hình bên dưới
Hình 7: Sơ đồ phản ứng giữa NH
3
và ion Y
+
Như vậy do tính chất hoạt động của mình mà khí NH
3
có thể kết hợp với ion trong cell để
tạo thành các ion có khả năng gây nhiễu khối. Tuy nhiên hiện tượng này hoàn toàn được
loại bỏ trong kỹ thuật dùng cell phản ứng dạng DRC, lúc này ion Y
+
sẽ bị loại khỏi cell
phản ứng trước khi có thể phản ứng với NH
3
nhờ vào bộ tứ cực đặt trong cell.
2.5. Một số ứng dụng của hệ thống ICP-QQQ (ICP-MS/MS) của Agilent
Technologies Inc
Về nguyên tắc thì hệ ICP-QQQ có đặc điểm là chỉ cho những ion có m/z được lựa
chọn trước đi vào bộ phận CRC nên giảm được một lượng lớn các phản ứng phụ xảy
ra do các ion không mong muốn đi vào bộ phân CRC như trong kỹ thuật ICP-MS

thông thường
Một ứng dụng của hệ thống ICP-QQQ là xác định Ti bằng cách chuyển khối của Ti
thành TiO nhờ khí phản ứng là oxi. Nhờ vào bộ tứ cực đặt trước bộ CRC mà các ion
có khối cùng với khối của ion TiO đã được loại ra trước khi vào CRC
Một ứng dụng tương tự đó là xác định Se bằng cách chuyển khối của Se thành SeO nhờ
khí phản ứng là oxi
3. Kết luận
Có 2 cách để loại trừ nhiễu trong kỹ thuật CRC đó là loại nhiễu nhờ va chạm và nhờ phản
ứng hóa học, mỗi cách loại nhiễu đều có ưu và nhược điểm riêng như sau
Va chạm Phản ứng
Ưu điểm Chỉ có một cơ chế chung cho tất
cả các loại nhiễu nên rất dễ thực
hiện và có thể ứng dụng cho tất
cả các loại nền mẫu
Không sinh ra các cản nhiễu thứ
cấp
Rất hữu hiệu đối với những cản
nhiễu đã biết trước
Nhược
điểm
Áp suất khí va chạm càng tăng
thì khả năng loại nhiễu càng tốt
nhưng đồng thời làm giảm tín
hiệu phân tích
Do những phản ứng là đặc trưng
cho từng loại cản nhiễu nên cần
biết trước nền mẫu có những loại
cản nhiễu nào để lựa chọn loại khí
thích hợp
Có thể sinh ra những sản phẩm

phụ gây ra các loại nhiễu khối
khác
Nhìn chung thì kỹ thuật DRC dùng cell phản ứng sẽ cho kết quả loại nhiễu tốt hơn và dẫn
đến LOD của phương pháp sẽ thấp hơn so với kỹ thuật cell va chạm dùng bộ bát cực, kết
quả khảo sát được trình bày trong bảng dưới đây
(9)
.
Bảng 5: So sánh giới hạn của phương pháp DRC, CRC và CRI
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Koppenaal, D. W., et al. (2004). Collision and reaction cells in atomic mass
spectrometry: development, status, and applicationsThe opinions expressed in the
following article are entirely those of the authors and do not necessarily represent
the views of the Royal Society of Chemistry, the Editor or the Editorial Board of
JAAS. J Anal At Spectrom 19(5): 561.
2. Robert Thomas. (2008). Practical guide to ICP-MS : a tutorial for
beginners /2nd ed. Review of Interferences. Taylor & Francis Group, p126-127.
3. Robert Thomas. (2008). Practical guide to ICP-MS : a tutorial for
beginners /2nd ed. Review of Interferences. Taylor & Francis Group, p128-132.
4. Mohamed A. Amr , (2012). The collision/reaction cell and its application
in inductively coupled plasma mass spectrometry for the determination of
radioisotopes: A literature review. Advances in Applied Science Research, 2012, 3
(4):2179-2191.
5. Agilent Technologies Inc, New Developments - Collision/Reaction Cell
ICP-MS for the Routine Lab.
6. Robert Thomas, (2002). A Beginner‘s Guide to ICP-MS. Part IX — Mass
Analyzers: Collision/Reaction Cell Technology, Spectroscopy 17(2).
7. Agilent Technologies Inc , Collision/Reaction Cells in ICP-MS Cell Design
Considerations for Optimum Performance in Helium Mode with KED.
8. Thermo Fisher Scientific Inc, How collision/reaction cell technology can
improve ICP-MS data quality for environmental analysis.

9. Robert Thomas, (2008). Practical guide to ICP-MS : a tutorial for
beginners /2nd ed. Mass Analyzers: Collision/Reaction Cell and Interface
Technology. Taylor & Francis Group, p90.
.