日本薬局方ー一般試験法_2.63_誘導結合プラズマ発行分光光度法及び誘導結合プラズマ質量分析法.pdf

誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma, ICP）とは、高温のアルゴンプラズマにより試料を励起する方法のことです。励起した試料の原子発光を測定、もしくは励起をイオン化としてMSに利用することで、物質の特定や定量に用います。

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1. 日本薬局方－一般試験法 2.63 誘導結合プラズマ発光分光光度 法及び誘導結合プラズマ質量分析法 2020/5/29 Ver. 1.0
2. 誘導結合プラズマとは？ • Inductively Coupled Plasma（ICP）と呼ばれる • プラズマ中に試料を噴霧し、原子を励起する • 励起による原子発光の解析を行う • 励起された原子をMSで特定する 高温のアルゴンプラズマにより、試料を励起する方法のこと
3. アルゴンプラズマの生成 高周波誘導コイルによる電界中でアルゴンに放電し、生成する 日本分析機器工業会 ICPの原理と応用 https://www.jaima.or.jp/jp/analytical/basic/spectroscopy/icp_2/ • プラズマは超高温（10000K程度） • プラズマ生成装置をプラズマトーチと呼ぶ • プラズマトーチ中に液体試料をスプレーする
4. 励起された電子による発光 電子の励起の解消とともに、発光が起こる • プラズマにより、電子が励起される • 励起エネルギーは熱と光になる ∆ = ℎ = ℎ ΔE: 発光のエネルギー、h: プランク定数、 : 光の波数、λ:光の波長、c: 光速
5. ICP発光分光光度法 電子の励起解消にともなう発光を分光し、測定する方法 • 発光の波長は原子に固有の値となる • 分光計で発光の波長を測り、物質を特定する • 発光強度から物質量を定量する
6. ICP質量分析法（ICP-MS） プラズマで励起した原子イオンの質量分析を行う方法 • 質量分析法のイオン化部にICPを利用する • 分離法は質量分析法と同じ • 感度が高く、同位体を分離できる
7. ICP発光分光光度計の装置 励起源部、試料導入部、発光部、分光部、測光部から成る • 励起源部はガス・電気の供給源のこと • 試料導入部は噴霧のネブライザーと噴霧室を指す • 発光部はプラズマトーチのこと • 分光部以降は分光吸光光度計とほぼ同等
8. ICP-MSの装置 質量分析計のイオン化部をプラズマトーチに置き換えたもの • イオンを導入するためのインターフェイス部がある • イオンを収束させるイオンレンズ部を持つ • 質量分離は4重極型が一般的
9. 試料の前調整 試料は基本的に原子で、有機物は灰化する • 有機物は乾式灰化法、湿式分解法で処理する • 少量の硝酸/塩酸に溶かして調製する • 有機溶媒中の炭素を除くため、酸素を導入することもある
10. 分光計の校正と最適化 分光計は規定の元素で校正する • ヒ素（193.696 nm） • マンガン（257.610 nm） • 銅（324.754 nm） • バリウム（455.403 nm） 操作条件は測定前に最適化する • 磁界の高周波出力 • アルゴンガスの流量 • プラズマの測定位置 • 溶液の吸い上げ速度 • 光軸 • 積分時間
11. ICP発光分光法の干渉 共存成分やマトリックスが測定結果に影響を与えること • 非分光干渉と分光干渉がある • 非分光干渉には物理干渉とイオン化干渉がある • 噴霧の状態が結果に影響を与えることを物理干渉と呼ぶ • イオン化の効率が影響を受けることをイオン化干渉と呼ぶ • 発光スペクトルが重なることを分光干渉と呼ぶ
12. ICP-MSの性能評価と最適化 分光光度計と同様に、ICP-MSでも最適化が必要となる 質量真度と質量分解能を性能として評価する 質量真度は±0.2%、分解能はピークの10%の高さの幅が0.9以下が望ましい 操作条件を測定前に最適化する 感度、バックグラウンド、酸化物イオン/二価イオン生成比を最適化する
13. ICP-MSの干渉 ICP-MSにも干渉がある • スペクトル干渉と非スペクトル干渉がある • スペクトルの重なりをスペクトル干渉と呼ぶ • 物理・イオン化・マトリックス干渉がある • 共存元素により対象元素の測定数が減ることをマトリックス 干渉と呼ぶ
14. システム適合性と再現性 測定前に直線性・再現性を確認しておく • 検量線を引き、相関係数が0.99以上であることを確認 • 6回試験を繰り返し、相対標準偏差を確認する （定量であれば3％、純度であれば5%以下であること）
15. 分析方法 分析法には定性分析と定量分析がある 定性分析 試料に含まれる元素の種類を特定すること （不純物プロファイル分析を含む） 定量分析 試料に含まれる元素の種類とその量を特定すること
16. 定量分析の方法 定量分析の計算法には以下のものがある • 検量線法 • 内標準法 • 標準添加法 • 同位体希釈法 同位体希釈法では、天然と異なる同位体比を持つ標準を添加し、 計算する
17. 注意点 ICPに使う試薬・水には指定がある • 水の導電率は1 μs/cm以下 • 試薬はICP用の高品質のものを使用 • アルゴンガスの純度は99.99%以上 • 標準液は局方・公的機関が提供するものを用いる