ICP-MS/MS (유도결합플라즈마 이중 질량분석기)란? 

ICP-MS/MS는 시료를 플라즈마 상태에서 원자화·이온화한 후, 두 단계의 질량분석기(MS/MS)를 통해 초미량 금속 및 동위원소 성분을 고감도로 정량 및 정성 분석하는 최고 수준의 원소분석기술.

핵심 구성요소

ICP(Inductively Coupled Plasma) 

아르곤 가스를 고주파로 이온화하여 플라즈마 생성. 시료를 원자/이온 상태로 분해

Interface (Sampling + Skimmer Cone)

플라즈마에서 나온 이온을 고진공으로 이송   

Collision/Reaction Cell (CRC)

간섭 이온 제거 및 선택적 반응 수행. MS1과 MS2 사이 위치 

MS1 (첫 번째 사중극자 질량분석기)

특정 질량의 이온을 선택적으로 CRC에 전달 

CRC (반응/충돌셀)

반응기체(H₂, O₂, NH₃ 등)로 간섭 제거 또는 화학적 분리 

MS2 (두 번째 사중극자)

최종적으로 분석 대상 이온을 정밀하게 분리 

Detector (전자증배관, Faraday Cup 등)

이온을 전기 신호로 변환, 데이터 출력

주요 성능

검출한계 (LOD)

ppt ~ sub-ppt 수준 (10⁻¹² g/L 이하도 가능) 

분석시간

다원소 동시 분석 가능 (수십 원소/분) 

정확도/정밀도

0.5–2% RSD 

선형성

9자릿수 이상 (ppq–ppm까지) 

간섭제거

MS/MS + CRC의 고급 조합으로 대부분의 polyatomic 간섭 제거 가능

분석 원리 요약

시료 → 플라즈마 이온화 (ICP) → MS1에서 특정 질량 선택 → CRC에서 간섭 이온 제거 또는 변환 → MS2에서 원하는 이온 선택 → 검출

예: ArCl⁺ 간섭 제거하여 As⁺ 측정 시 MS1에서 75 m/z 선택 → O₂ 반응하여 As⁺ → AsO⁺ → MS2에서 91 m/z로 측정

응용 분야

환경 분석

수질, 대기, 토양 중 중금속 (As, Pb, Hg, Cd 등) 

식품 안전

식품 중 독성 원소, 영양원소 정량 

반도체/전자재료

초고순도 물/시약의 불순물 분석 (ppt 이하 수준) 

생명과학/의약품

혈액·소변 중 금속, 바이오약물 중 금속 잔류물 

지구화학/광물 분석

희토류, 우라늄, 납 동위원소 등 정밀 분석 

핵/방사능 분야

방사성 동위원소의 초미량 정량

ICP-MS vs ICP-MS/MS 비교

질량분석기

ICP-MS - 단일 (MS)

ICP-MS/MS - 이중 (MS/MS) 

간섭 제거

ICP-MS - CRC 사용하나 선택적 전달 X

ICP-MS/MS - MS1 + CRC + MS2로 선택적 제어 가능 

분석 정확성

ICP-MS - 간섭 가능성 있음

ICP-MS/MS - 간섭 제거 능력 우수 

분석 비용

ICP-MS - 비교적 낮음

ICP-MS/MS - 고가 장비, 고성능 

응용 범위

ICP-MS - 일반 환경, 식품 등

ICP-MS/MS - 고순도, 동위원소, 생체시료 등 정밀 분석

운용 시 고려사항

알곤(Ar) 가스 

사용량 많음 (보조, 캐리어 등) 

토치 관리 

필수 (오염 시 감도 급감) 

반응기체 종류와 농도 

설정 매우 중요 

백그라운드 보정 필요 

(블랭크 조절) 

정기적인 질량 교정 및 간섭 체크

관련 국제 표준 및 규격

EPA 200.8: 수질 중 금속 분석

ISO 17294-2: 환경 시료 분석용 ICP-MS

USP <233>: 제약 원소 불순물 분석

IEC 62321: 전자제품 중 유해 원소 분석

기타 유용 정보

폴리원자 간섭 제거: ClO⁺, ArO⁺, SO⁺ 등에서 탁월

이온-분자 반응 활용: O₂, NH₃, He, H₂ 등 가스로 종종 대상 원소를 이온 전환 

TQ (Triple Quadrupole): MS1–CRC–MS2 구조로 간섭 완벽 제거