⚛️ Der Aufbau einer ICP-MS

Ein Massenspektrometer besteht grundsätzlich aus drei Hauptkomponenten, die im ICP-MS spezifisch auf die Plasma-Analyse ausgelegt sind:

  1. Ionenquelle (ICP)Erzeugt ein Plasma zur Verdampfung und Ionisierung der Probe.
  2. AnalysatorTrennt die Ionen nach ihrer Masse zu.
  3. DetektorZählt die Ionenimpulse oder misst deren Intensität.

Zusätzlich benötigt das System oft eine Vorpumpe, um den notwendigen Vakuumzustand für die Massentrennung sicherzustellen, besonders in der Umwelt- oder Pharmaanalytik.

⚙️ Die Funktionsweise

Der Prozess lässt sich in mehrere Schritte unterteilen, die eng miteinander verknüpft sind:

  1. Plasma-Erzeugung:Zuerst wird ein Plasma in einem Argon-Gasstrom erzeugt. Dafür wird ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld genutzt. Das Plasma erreicht dabei extreme Temperaturen von 5.000–10.000 °C, wodurch die Probenbestandteile verdampft werden können.
  2. Ionisierung:Das induktiv gekoppelte Plasma (ICP) dient als Quelle für die Ionisierung der in der Probe enthaltenen Elemente. Die verdampften Atome werden hierbei elektrisch geladen (ionisiert).
  3. Massentrennung:Nach der Ionisierung werden die Ionen durch ein elektrisches und magnetisches Feld gelenkt. Sie werden danach als Ion nach Masse aufgetrennt, ähnlich wie ein Prisma Licht in Farben aufspaltet.
  4. Detektion:Schließlich werden die getrennten Ionen gezählt (als Impuls) oder gemessen, um die Konzentration der Elemente zu bestimmen.

    5. ⚛️ Routinemäßig bestimmte Elemente

    📋 Anwendungsbereiche

    Bestimmung von Mineralstoffen, Schwermetallen und Spurenelementen in Wein, Bier, Spirituosen, Fruchtsäften und Wasser – für Qualitätssicherung und Konformitätsprüfungen nach Lebensmittelrecht.

🔬 The Structure of an ICP-MS

An mass spectrometer generally consists of three main components that are specifically designed in the ICP-MS for plasma analysis:

  1. Ion Source (ICP)Generates a plasma for vaporization and ionization of the sample.
  2. AnalyzerSeparates ions by their mass-to-charge ratio.
  3. DetectorCounts ion impulses or measures their intensity.

Additionally, the system often requires a roughing pump to ensure the necessary vacuum state for mass separation, especially in environmental or pharmaceutical analysis.

⚙️ Operation Principle

The process can be divided into several steps that are closely linked:

  1. Plasma Generation:First, a plasma is generated in an argon gas stream. A high-frequency electromagnetic field is used for this purpose. The plasma reaches extreme temperatures of 5,000–10,000 °C, allowing the sample components to be vaporized.
  2. Ionization:The inductively coupled plasma (ICP) serves as a source for ionizing the elements contained in the sample. The vaporized atoms are electrically charged (ionized) during this process.
  3. Mass Separation:After ionization, the ions are guided by an electric and magnetic field. They are then separated as ions according to mass, similar to how a prism splits light into colors.
  4. Detection:Finally, the separated ions are counted (as pulses) or measured to determine the concentration of elements.

⚛️ Routinely Determined Elements

📋 Applications

Determination of minerals, heavy metals and trace elements in wine, beer, spirits, fruit juices and water – for quality assurance and compliance testing under food law.

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