La espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) es la técnica más sensible para el análisis de trazas y ultratrazas de elementos múltiples. Combina la atomización e ionización eficientes de un plasma de argón con el poder de resolución de masas de un espectrómetro de masas, logrando límites de detección en el rango de partes por billón (ppt) a partes por cuatrillón (ppq), entre 100 y 1000 veces más bajos que ICP-OES para la mayoría de los elementos. La técnica también permite mediciones de proporciones isotópicas, una capacidad única entre los métodos de análisis elemental de rutina.
El sistema de introducción de la muestra (nebulizador, cámara de nebulización, bomba peristáltica) es similar al ICP-OES, convirtiendo la muestra líquida en un fino aerosol. El aerosol ingresa a la antorcha de plasma donde temperaturas de ~7000 K desolvatan, atomizan e ionizan los elementos constituyentes. Los iones se extraen del plasma al espectrómetro de masas a través de un cono de muestreo y un cono de skimmer: dos conos de níquel o platino enfriados por agua con pequeños orificios que cierran la brecha de presión entre la atmósfera (plasma) y el alto vacío (analizador de masas, ~10⁻⁶ torr). El haz de iones se enfoca mediante lentes electrostáticas (óptica iónica) en el analizador de masas. Se utilizan varias configuraciones de analizador de masas. El cuadrupolo es el más común y rentable y utiliza campos eléctricos oscilantes para filtrar iones según su relación masa-carga (m/z). Los instrumentos de campo sectorial utilizan un sector magnético (y opcionalmente un sector electrostático) para una mayor resolución, resolviendo interferencias espectrales a expensas del costo y la complejidad. Los analizadores de tiempo de vuelo (TOF) extraen todos los valores m/z simultáneamente de cada pulso de iones, lo que ofrece una medición rápida y casi simultánea de múltiples isótopos, ideal para señales transitorias (p. ej., ablación con láser o ICP-MS de una sola partícula).
Las interferencias en ICP-MS son más complejas que en ICP-OES. Las interferencias poliatómicas surgen de combinaciones de Ar, O, H, N y la matriz de la muestra; por ejemplo, ⁴⁰Ar¹⁶O⁺ interfiere con ⁵⁶Fe⁺. Las interferencias isobáricas ocurren cuando dos isótopos de diferentes elementos tienen la misma masa nominal (por ejemplo, ⁸⁷Rb⁺ y ⁸⁷Sr⁺). Las celdas de colisión/reacción (CRC), colocadas antes del analizador de masas, mitigan las interferencias poliatómicas mediante la introducción de un gas (He para la discriminación de energía cinética; H₂, NH₃ u O₂ para la reacción química) que elimina o desplaza selectivamente las especies que interfieren. Las aplicaciones de ICP-MS abarcan química clínica (oligoelementos en sangre, suero y orina para evaluación nutricional y toxicológica), monitoreo ambiental (metales regulados en agua potable a niveles inferiores a ppb), ciencia forense nuclear (huellas dactilares isotópicas de uranio y plutonio), geocronología (datación U-Pb mediante ablación láser ICP-MS) y seguridad alimentaria (metales pesados en productos agrícolas). La excepcional sensibilidad, la velocidad de múltiples elementos y las capacidades isotópicas de la técnica la convierten en la piedra angular del análisis de trazas moderno.
