电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）自1983年商品化以来，因具有检测灵敏度高、检出限低、选择性好、测量线性范围宽、能够进行多元素检测以及同位素比值分析等优点，得到迅猛发展［1］。在地质和考古学、环境和生命科学、医学、食品科学、核工业学、冶金学等领域有广泛的应用［2-6］。二十世纪末，ICP-MS技术应用于法庭科学领域研究的报道还较为鲜见，但近年来，相关的报道逐渐增多。经过检索和统计，近年来该技术在法庭科学领域应用的文章数量见图1。

图 1 过去18年出版的关于ICP-MS在法庭科学领域应用的文章情况（源自ISI web of science，不含会议论文和书 Numbers of publications about the application of ICP-MS in forensic science that have been reported during the last 18 years. Source：ISI Web of Science. Papers that appeared in proceedings and book chapters are not included.

在涉枪案件中，弹头是重要的物证之一。子弹发射过程中，由于弹体与枪管管壁撞击和表面摩擦，弹头表面会形成反映枪管内膛结构特征的痕迹，这种痕迹特征具有唯一性。因此，根据弹头痕迹特征形成机理，科学地比对分析检材弹头和样本弹头的痕迹特征，可以准确得出发射枪支是否同一的结论［7］。然而，在许多案件中，由于嫌疑枪械无法找到，而现场提取的弹头又已严重毁坏，无法进行弹头痕迹检验，结果往往会造成案件侦查或审判难以进展。在这种情况下，通过对在现场或死者体内找到的弹头碎片进行检验，分析其中的铅同位素比值、锑的含量以及微量元素组成等化学性质可为推断弹头来源提供重要的信息。迄今，能完成弹头化学组成检验的技术很多，如原子吸收光谱法（AAS）［8］、火花源质谱法（SSMS）［9］、中子活性分析法（NAA）［10］、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-OES）［11］、热电离质谱法（TIMS）［12］以及扫描电镜-能谱法（SEM-EDX）［13］等。然而，ICP-MS因具备多元素分析和同位素分析等优势，已经成为公认的元素分析手段之一。

在国外，ICP-MS技术应用于弹头检验的报道已经比较多，但国内尚未见相关报道。本文通过综述国外ICP-MS技术在弹头检验中的研究进展，让国内同行了解该技术在法庭科学中的应用，从而更好地发挥弹头物证在案件侦查和法庭诉讼中的作用。

1 电感耦合等离子体质谱技术概述

1.1 电感耦合等离子体质谱技术原理

电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）是将电感耦合等离子体（ICP）与质谱（MS）联用的一种分析仪器，其基本构造见图2。ICP-MS技术的原理是利用等离子体的高温将分析样品中的元素离子化为带电离子，通过采样锥、截取锥和离子聚焦系统将带电离子引入质量分析器中，按不同质荷比（m/z）分开，最后不同m/z的离子流到达检测系统，检测器把接收到的离子流转换为电子脉冲信号，经过积分测量线路计数，给出分析结果。脉冲信号的强弱和被分析样品中离子的浓度有关，与已知标准物或参考物比较，可以对未知样品中的元素进行定量分析。

图 2 ICP-MS仪器构造Fig.2 Schematic set-up of a typical ICP-MS unit

1.2 电感耦合等离子体质谱技术主要类型

最初，ICP-MS技术采用四极杆作为质量过滤器，称为四极杆电感耦合等离子体质谱（Q-ICP-MS）［14］，如今相继推出其它类型的等离子体质谱技术，如扇形磁场双聚焦电感耦合等离子体质谱（SF-ICP-MS）［15］、电感耦合等离子体飞行时间质谱（ICP-TOF-MS）［16］和多接收器高分辨电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）［17］等。不同ICP-MS的商品化时间及其测定同位素比值的精密度见表1［18］。

表 1 不同ICP-MS测定同位素比值的精密度Table 1 Precision for isotope ratio measurements of various ICP-MS instrument仪器名称商品化时间精密度（RSD）～0.5 % ～0.2% ～0.1% ～0.02%

Q-ICP-MS采用射频与直流电场同时作用下的振动滤质器。只有给定荷质比的离子才可以通过四级杆极棒区域，其它离子被过分偏转碰撞到极棒上而丢失。四极杆是一种顺序质量分析器，即对感兴趣的质量依次进行扫描。质谱重叠干扰是影响其分析性能的关键因素。降低多原子离子干扰以及提高同位素分析精密度一直是其研究的重点。

FS-ICP-MS采用能同时实现能量（或速度）聚焦和方向聚焦的双聚焦质量分析器。置于离子源与磁分析器之间的静电分析器能将质量相同而速度不同的离子分离聚焦，从而提高了仪器分辨率。FS-ICPMS在低分辨率时，质谱峰的形状呈平顶状，使同位素比值测定的精密度得到改善。