La Espectrometría de Masas con Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-MS) es la técnica más sensible para el análisis multielemental de trazas y ultratrazas. Acopla la eficiente atomización e ionización de un plasma de argón con el poder de resolución de masas de un espectrómetro de masas, alcanzando límites de detección en el rango de partes por billón (ppt) a partes por mil billones (ppq) — 100–1000× más bajos que ICP-OES para la mayoría de los elementos. La técnica también permite mediciones de relaciones isotópicas, una capacidad única entre los métodos de análisis elemental de rutina.
El sistema de introducción de muestra (nebulizador, cámara de nebulización, bomba peristáltica) es similar al de ICP-OES, convirtiendo la muestra líquida en un aerosol fino. El aerosol entra en la antorcha de plasma donde temperaturas de ~7000 K desolvatan, atomizan e ionizan los elementos constituyentes. Los iones se extraen del plasma hacia el espectrómetro de masas a través de un cono muestreador y un cono skimmer — dos conos de níquel o platino enfriados por agua con pequeños orificios que salvan la diferencia de presión entre la atmosférica (plasma) y el alto vacío (analizador de masas, ~10⁻⁶ torr). El haz de iones se enfoca mediante lentes electrostáticas (óptica iónica) hacia el analizador de masas.
Se utilizan varias configuraciones de analizador de masas. El cuadrupolo es el más común y rentable, utilizando campos eléctricos oscilantes para filtrar iones por su relación masa-carga (m/z). Los instrumentos de sector magnético utilizan un sector magnético (y opcionalmente un sector electrostático) para mayor resolución, resolviendo interferencias espectrales a costa de costo y complejidad. Los analizadores de tiempo de vuelo (TOF) extraen todos los valores de m/z simultáneamente de cada pulso de iones, ofreciendo medición multisotópica casi simultánea rápida ideal para señales transitorias (ej., ablación láser o ICP-MS de partícula única).
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 — ej., ⁴⁰Ar¹⁶O⁺ interfiere con ⁵⁶Fe⁺. Las interferencias isobáricas ocurren cuando dos isótopos de diferentes elementos tienen la misma masa nominal (ej., ⁸⁷Rb⁺ y ⁸⁷Sr⁺). Las celdas de colisión/reacción (CRC), colocadas antes del analizador de masas, mitigan las interferencias poliatómicas introduciendo un gas (He para discriminación por energía cinética; H₂, NH₃ u O₂ para reacción química) que elimina o desplaza selectivamente las especies interferentes.
Las aplicaciones de ICP-MS abarcan la química clínica (elementos traza en sangre, suero y orina para evaluación nutricional y toxicológica), el monitoreo ambiental (metales regulados en agua potable a niveles sub-ppb), la forense nuclear (huella isotópica de uranio y plutonio), la geocronología (datación U-Pb mediante ICP-MS con ablación láser) y la seguridad alimentaria (metales pesados en productos agrícolas). La sensibilidad excepcional de la técnica, su velocidad multielemental y sus capacidades isotópicas la convierten en un pilar del análisis de trazas moderno.
