Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS): Verfahren, Anwendung & [FP]-LIMS

Was ist die Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS)?

Bei der Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS) – aus dem Englischen Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry – handelt es sich um eine sehr spezielle Art der Analyse. Die Methode ist sehr robust und zugleich äußerst sensibel und weit verbreitet in der anorganischen Elementaranalytik. Dort findet sie vor allem zur Spurenanalyse von Schwermetallen wie Blei, Cadmium oder Quecksilber Anwendung.

Ablauf der ICP-MS

Im Verlauf der ICP-MS findet zunächst ein Atomisierungs-Prozess des Analyten statt. Das Grundprinzip in drei Schritten:

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   Ionisierung im Plasma Durch einen hochfrequenten Strom wird ionisiertes Argon induziert und die Probe auf 5.000 bis 10.000 °C erhitzt. Die Atome werden ionisiert, ein Plasma entsteht.
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   Beschleunigung zum Analysator Die im Plasma generierten Ionen werden durch ein elektrisches Feld in Richtung des Analysators beschleunigt.
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   Trennung & Messung Die einzelnen Elemente und auch ihre Isotope werden getrennt und messtechnisch erfasst.

Nachweisstärke und Kopplungsmöglichkeiten

Durch die ICP-MS lassen sich für die meisten Elemente des Periodensystems quantitative Nachweise im Bereich von Nanogramm pro Liter (ng/l) oder besser erreichen – über einen extrem hohen linearen Bereich vom Gramm/Liter bis zum Pikogramm/Liter. Da nicht nur Elemente, sondern auch deren Isotope erfasst werden, ist eine äußerst präzise Isotopenanalytik möglich; dafür kommen häufig hochauflösende ICP-Massenspektrometer zum Einsatz.

In Kopplung mit Trennmethoden wie Hochleistungsflüssigkeitschromatographie, Gaschromatographie, Kapillarelektrophorese, Gelelektrophorese, Ionenaustauschchromatographie oder Feld-Fluss-Fraktionierung lässt sich die ICP-MS auch zur Speziationsanalyse nutzen. Über die Kopplung mit einem Ofen zur elektrothermischen Verdampfung oder einem Laserablationsgerät werden zudem Feststoffproben – und nahezu zerstörungsfreie Analysen, etwa an historischen Proben – möglich.

Anwendungsgebiete der ICP-MS

Im Vordergrund stehen die qualitative, quantitative und semi-quantitative Elementaranalytik. Weitere typische Einsatzgebiete:

• Umweltanalytik: Spurenanalyse von Schwermetallen in Wasser, Böden und Abfällen.
• Lebensmittelanalytik: Authentifizierung und Rückstandsbestimmung.
• Geologie: Altersbestimmung geologischer Proben.
• Bioanalytik: absolute und relative Quantifizierung von Proteinen und Bio-Molekülen.
• Forensik & Klinik: toxikologische und klinische Fragestellungen.
• Qualitätssicherung: Multi-Element-Bestimmungen in niedrigsten Konzentrationen.

ICP-MS im LIMS-Workflow: von der Messung zum Zertifikat

Gerade in Laboren, in deren Alltag mehrere Analysen gleichzeitig ablaufen, sind Übersichtlichkeit und Struktur entscheidend. Eine ICP-MS-Messung liefert wertvolle Rohdaten – ihren vollen Nutzen entfalten sie aber erst, wenn sie zuverlässig erfasst, geprüft, archiviert und ausgewertet werden. Genau hier setzt [FP]-LIMS an:

ICP-MS in Chemie & Umwelt: durchgängige Datenqualität

In Chemie- und Umweltlaboren ist die Kombination aus hochempfindlicher ICP-MS-Messung und einem leistungsfähigen LIMS besonders wertvoll. Hier zählt nicht nur die einzelne Messung, sondern die lückenlose Kette von der Probe bis zum belastbaren Nachweis:

• Probenverwaltung: Proben werden zentral erfasst und über den gesamten Analyseprozess verfolgt.
• Multi-Element-Auswertung: die hohe Datenmenge der ICP-MS wird strukturiert und automatisch ausgewertet.
• Grenzwert-Überwachung: Schwermetall-Grenzwerte werden automatisch geprüft – wichtig für Umweltnachweise.
• Rückverfolgbarkeit: jede Messung ist eindeutig zugeordnet und auditfest dokumentiert.

Kompatible Gerätehersteller

[FP]-LIMS ist mit einer großen Zahl namhafter Hersteller kompatibel. Über die Jahre wurde die Kompatibilität kontinuierlich erweitert. Kompatibel sind unter anderem Geräte von Hitachi, Bruker, Spectro / Ametek, Thermo Fisher Scientific, Agilent Technologies, Analytik Jena, Horiba Scientific, Malvern Panalytical, Microtrac, PerkinElmer und ZwickRoell.

Speziell auf die ICP-MS bezogen unterstützen wir Geräte der Marken Spectro / Ametek, Bruker, Thermo Fisher, PerkinElmer und Analytik Jena.

Häufige Fragen zur ICP-MS mit [FP]-LIMS