PerkinElmer于1937年4月由Richard Perkin和Charles Elmer合伙創(chuàng)建，1944年推出了商用紅外光譜儀IR (Model 12)，1955年推出了商用氣相色譜儀GC (Model 154)，1983年推出了商用 ICP-MS (ELAN 250)，1999年推出了帶反應(yīng)池的ICP-MS，并獲Pittcon金獎( ELAN 6100 DRC)。
以往大家一般都是從技術(shù)演進的角度來進行回顧。分析儀器是人們眼睛的擴展和延伸，大腦所獲得的信息中，超過80%是通過眼睛獲得的。現(xiàn)在是信息時代，我們可以從信息論的角度重新看一下其歷史，如下表所示。
表1. 從信息論的角度重新審視ICP-MS的發(fā)展歷史
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出現(xiàn)的問題 |
解決方案 |
時間 |
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1974年ICP發(fā)射光譜儀出現(xiàn)后，常量元素的定性和定量取得快速發(fā)展，但分析微量和痕量元素時，分析信號弱，而干擾信號卻相對很強，如何在強干擾背景下采集和放大弱信號呢？ |
ICP-MS誕生，質(zhì)譜比光譜靈敏度提高上千倍，同時元素的同位素一般不超過10個，譜線干擾大大降低，例如，Fe的譜線在ICP上有4400多條，而在ICP-MS上只有54、56、57、58這4條譜線，因而ICP-MS中譜線能量更集中，譜線相互干擾更少。 |
1983年 |
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ICP-MS自誕生之日起，Li、In、U、Be、Y、Bi這些沒有干擾的金屬元素的檢出限就可以達到ppt量級，一直到現(xiàn)在幾乎未有實質(zhì)性的改進。但是，Si、P、S、Cl、As、Se，這些元素的分析信號依然很弱，而在特定基體中的干擾信號卻相對很強，如何在強干擾背景下采集和放大這些弱信號呢？K、Ca、Fe、V、Zn、Cr、Cd這些金屬元素雖然分析信號很強，但在特定基體下干擾信號更強，怎么辦？ |
在原有一個四極桿的基礎(chǔ)上，再增加一個四極桿，形成串極質(zhì)譜，通過CH4、NH3等還原性氣體形成還原反應(yīng)，或者O2、NO等氧化性氣體形成氧化反應(yīng)，直接消除干擾物，或者質(zhì)量轉(zhuǎn)移將分析物轉(zhuǎn)移到?jīng)]有干擾的新位置，即便在干擾信號比分析信號強一百萬倍以上的情況下，依然可以對分析信號進行準確測定。
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1999年 |
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在消除了海產(chǎn)品中砷分析的干擾后，人們發(fā)現(xiàn)海產(chǎn)品中砷的含量比其他食品要高很多，但毒性卻很小，進一步的研究發(fā)現(xiàn)，三價砷、五價砷、一甲基砷、二甲基砷、砷甜菜堿對老鼠的半致死量LD50分別是4.5、15、1800、2600、10000 mg/kg，毒性相差較多的可達2000多倍。如何在相近的信號中找出有價值的信息呢？ |
在ICP-MS的基礎(chǔ)上，再增加一個HPLC，將砷的各種形態(tài)先在時間軸上分開，再進行檢測。 在此基礎(chǔ)上人們也研究了汞、硒、錫、鉻等的價態(tài)和形態(tài)，另外也研究了GC、CE等各種分離設(shè)備與ICP-MS聯(lián)用的可能性和應(yīng)用。 |
隨著GB 5009.11-2014 食品中總砷及無機砷的測定等標準的發(fā)布，形態(tài)分析已經(jīng)從科學研究轉(zhuǎn)變成了日常性的檢測工作。 |
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地質(zhì)年代學研究需要測試鋯石，傳統(tǒng)分析需要空氣磨蝕、化學分解和U/Pb分離等比較復雜的前處理過程,實驗流程本底要求特別低,一般全流程鉛空白為0.03～0.05ng,鈾空白為0.002～0.004 ng，而且其突出的缺陷是無法揭示復雜鋯石內(nèi)部微區(qū)的U/Pb和207Pb/206Pb年齡信息。如何在微米級別的區(qū)域內(nèi)提取出有用的信息呢？ |
在ICP-MS的基礎(chǔ)上，再增加一個激光燒蝕LA，通過激光微米級別的光斑將樣品瞬間氣化并吹入等離子體，從而將樣品在三維空間軸上分開，實現(xiàn)微區(qū)分析。 后來人們通過連續(xù)的激光掃描，實現(xiàn)了樣品的元素二維或三維空間成像。 |
激光光束波長變短，光斑變小，脈沖周期變短（目前已經(jīng)發(fā)展到飛秒激光），使得微區(qū)分析和元素成像不斷發(fā)展。 |
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微米級別的差異都可以分開了，那，納米級別的差異呢？ |
在ICP-MS的基礎(chǔ)上，提高儀器的信號采集速度，再增加一個專用的納米顆粒分析軟件。 |
2014年 |
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鋯石和納米顆粒都是死的，那活的細胞之間的差異能分析嗎？ |
在四極桿ICP-MS的基礎(chǔ)上，提高儀器的信號采集速度，再增加一個專用的單細胞分析軟件。 |
2016年 |
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能不能分析細胞之間上百個維度上的差異呢？ |
四極桿ICP-MS的分析速度已經(jīng)無法滿足信息獲取速度的要求，只能將四極桿換成TOF，這就是CyTOF，即質(zhì)譜細胞儀。 |
2004年 |
Q：未來十年ICP-MS儀器和應(yīng)用方面將會有哪些發(fā)展趨勢呢?
1. 儀器的使用會越來越“傻瓜化”，英國的垃圾箱上沒有文字說明，只有圖案標識：一個是玻璃瓶，一個紙袋，一個碎屑的點，哪怕不識字的人也知道怎么進行垃圾分類。規(guī)則越簡單，執(zhí)行越容易。“傻瓜”就是愚蠢，但“傻瓜式”卻是聰明人的匠心之作。
2. 儀器的結(jié)構(gòu)模塊化，為了應(yīng)對企業(yè)及第三方檢測機構(gòu)用戶的幾乎不停機的需求，模塊式插拔和更換將有可能讓用戶在幾分鐘內(nèi)自行維修完畢。
3. 儀器的分析自動化程度會越來越高，從取樣到報告，無人值守將成為可能甚至成為必須。配備了自動進樣器的激光燒蝕系統(tǒng)(LA)有可能讓土壤、地礦等領(lǐng)域的樣品從壓片到上機全程自動化，并且每天檢測上萬個樣品，而食品和臨床的樣品經(jīng)過深度破碎至5微米以下而直接進樣，也可以達到每天上萬個樣品分析的高通量。
4. 儀器的結(jié)果圖形化呈現(xiàn)，透過數(shù)據(jù)看規(guī)律和找規(guī)律會成為儀器使用者的主要工作，設(shè)計實驗方案的人可能完全不懂儀器，但他們可能會成為真正的分析專家或者分析科學家，就像一個大廚，他并不知道菜刀的成分是什么，更不知道菜刀是怎么做出來的，他甚至不知道液化氣灶貧燃和富燃時為什么顏色不一樣，但這并不妨礙他做出一桌子色香味俱佳的美味。
