再盘点|ICPMS线性的知识清单

　　在ICP-MS应用中，除了定性、同位素比例法和同位素稀释法的定量方法，绝大部分情况下都是用外标法也就是标准曲线去做元素定量；即便是标准加入法，最后也由软件会拟合出一个线性方程出来。

　　线性经常做不好是初学者发生频率极高的问题，本文梳理出关于这个问题的知识清单。

　　标准曲线的基础知识

　　标准曲线是定量的基础，所以极其重要。但一般大家都比较相关系数R值，其实ICP-MS 标准曲线上还有很多其他重要参数，下面以下图为例，详细拆解线性的各参数。

　　纵坐标（Net Intensity）是净强度 : 净强度=（待测元素信号强度÷对应的内标强度-（线性空白的强度÷线性空白的内标强度），这是个无量纲的单位。当然，如果是半导体等行业的特殊情况下，不用内标，此时的单位就是cps（count per second）。

　　横坐标是浓度(对于标准加入法来说，是加入的浓度)，一般来说，正式测试时线性标准至少要三个或更多。个人认为：一般来说，浓度范围应该在三个数量级以内，最好是两个数量级以内。

　　这是因为：线性范围太宽，兼顾同一个元素的高低浓度是很困难的。比如说：Fe从0.5做到500ppb，那么进完500ppb之后冲洗到线性空白的强度就要耗费很多时间，更为严重的是这对于容易残留的元素简直就是不可能实现的目标。同时，对于线性的回读也有严重损害（下文会说）。

　　我建议的的做法是：如果有限度值，那这个目标值就是限度值，没有限度值，以数据的均值为目标值。这个均值可以来自于元素全扫，理论分析等等。

　　这个目标浓度乘以样品浓度得到就是医药领域所谓的J值，线性范围包含0.3J-3J即可。

　　线性相关的概念梳理

　　1.线性拟合方式选择

　　根据仪器厂商的建议即可。以PE为例，推荐线性过零点，这里特别提醒：PE ICPMS用户，一般不要选择 Simple Linear，这种方式不会将blank拟合进线性；如果选择这种方式请把STD-1浓度设置为0。

　　2.表观浓度（Apparent Conc.）

　　用拟合的线性，通过净强度反算的线性浓度数值。可以%RE作为量度去评估每个标准点表观浓度与理论浓度的接近程度。

　　3.相对误差(%RE)

　　%RE=Residuals/STD conc. 一般来说，这个回读在20%以内都可以接受。但是如果你想把加标回收率做好，最要紧的就是把线性的相对误差做好。

　　你的加标回收率和实际线性标准的回读值的回收率（也叫ccv）与100%的差距不可能比这个相对误差（也叫残差）小。

　　4.相关系数 R

　　这个参数一般要求0.995以上就可以，但是越大越好。但是，即使你有0.9999，如果说浓度范围过宽，也不能保证%RE很理想。看到有人出馊主意，用权重方式拟合来解决拟合得不好的问题。根源在于：线性范围不合理，还是要正本清源，哪出了问题就把哪里改正。

　　至于线性相关稀释是r平方和R，请自己动手用Excel做拟合，不要相信仪器或工程师较为随意的说法。

　　5.背景等效浓度（BEC）

　　线性范围除了不宜过宽之外的另外一个原则是：你不可能稳健得做出低于BEC的线性。

BEC来自于试剂本底，各种污染，仪器的本底，质谱干扰和基体效应等。比如说，你想从5ppb开始测试Na，K，Ca，那请先把BEC降低到5ppb以下。否则，低于　你BEC的线性标准肯定是没有保证的。

　　6.检测限（DL）与灵敏度

　　根据blank三次净强度，计算的3SD/斜率（Slope），可以近似等于仪器检出限。

　　无内标校正的线性斜率代表了元素灵敏度，即单位浓度的强度。

　　bec与检出限也有内在联系参考ICP-MS检出限与BEC有啥关系吗？

　　追根溯源：高频率出现的线性失败原因总结

　　汇总了上百人的实际情况和多年的亲身ICPMS经验，并且参考了很多论坛帖子，梳理了以下原因

01 配制的线性本身浓度有错误

有人用的稀释剂中途改变了，造成酸度或酸的本底变化从而导致线性实际浓度改变，用了两种元素混标配制也可能会出现类似情况；

当然，还有些小伙伴粗心大意，使用移液器的时候有气泡，或忘记加了几下没有加入需要的体积。

还有一种情况是：溶液放置过久，在没有进行溶液稳定性实验的情况下，随意得使用几天前的溶液。线性当时是好的，不代表中间不会变化。这些变化包括：形成纳米颗粒甚至沉淀，吸附与挥发。

02 污染与干扰问题

线性溶液污染：特别是blank出现的频率最高，因为开始进样时，进样管是否干净并不能保证，很容易造成污染。

我一般建议带三个线性空白去上机，因为一旦线性空白测得偏高，那后面不可能对。

此外，可以关注自己实验室，容易污染元素的本底的大数据，判断起来比较方便，标准点污染也是常见的。

内标溶液污染：虽然我不看好，但是三通的方式在线加内标仍然是比较普遍的方式。内标因为用得少，经常会用多次，排查的时候没经验的初学者容易遗漏的点；

更要引起重视的点：“混标里一定不能有内标，混标的元素也不能干扰的内标；同时，内标溶液也不能包含待测元素，且不能干扰待测元素。”前者会造成内标飘高，后者会大幅度增大BEC。

03 线性范围不合理

如前文所说，要合理设置线性范围，并审慎得确定线性最低点，你肯定不能稳定得把比BEC低的标准点做好。

有人会说，标准写的要做这么低对吧？那说明目前你们实验室并没有这个能力来完成这个标准方法。

介绍几种BEC异常增大的情况再介绍几种让BEC异常增大的原因，BEC过大线性不可能好。

① 氦气或氩气里有空气，会造成Si28的信号奇高，刚安装氩气的时候，Si28极容易出现异常，其实是由于管路过长，而氦气的流量较小，想将氮气完全排空是需要时间的。更换氦气同理。

②有机进样的情况下氧化物，碳化物多原子离子质谱干扰会大幅度升高，CO，CC，ArC会干扰Si，Mg、Cr的BEC增大。

③仪器之前进了很高含量的元素，很多时候元素残留会进入锥后面的透镜系统，短时间内是很难通过冲洗冲下来的。有一种常见情况：常规系统进了氢氟酸/强碱体系，不说对造成进样系统的腐蚀，更会造成B的严重残留。

04 方法设置问题

比如，做Fe的时候选择了标准模式；稀释气过大造成灵敏度大幅度下降。

有的小伙伴，设置的线性有错误，配的溶液再对，方法对应不上了线性肯定出问题，而且这种情况比较隐秘，不容易发现。

05 双检测器的P/A因子问题

对于双模式检测器来说，0-200W可为P模式，10W以上可为A模式，通过10-200W的两种模式的响应，计算出二者在测不同元素的转换系数。

以PE仪器为例，如果调了检测器电压，一定要调双检测器电压，否则设计到检测器模式切换，就必然异常。

由于PE的四级杆通用池可以实现选择性得调节带通的作用，所以可以通过设置更窄的带通的方式，就是给RPa一个数字，既可实现灵敏度的大幅度衰减。

这种方式叫做电子稀释，是实现高低浓度同时测定的利器。如果有人在某些基体里发现有用不好的情况，请私信我，我告诉你怎么处理。这里举出一个高级案例：

某客户做某基体中Fe元素，但是一直与标准值存在偏差。该找的原因都找了，我排查原因之后发现，奥秘存在与线性之中：他们的线性看起来还可以，0.999x；

但实际上是，样品中Fe浓度刚好就在线性回读不好的那个浓度点处，根源在于P/A因子校正存在误差。

电子稀释技术是用上了的，但是他们太死心眼，非和之前的方法参数保持一致，才有了这个诡异且极其隐蔽的异常！

06 仪器使用时的问题

仪器如果长期不维护，一些元素会沉积在中心管或者锥上，泵管老化和雾化室挂壁这些情况会造成本底偏高，而且不稳定。本底越走越低，有时候会突然漂高。

ICPMS样品溶液本身很少脱气，加上泵管压得过紧，三通的混合有湍流，等等会造成进样的时候突然产生了一个气泡，这时候就别想正常了，这种数据可以通过RSD判断。

还有人没等仪器测试完成，提前把进样管给拿出来了。

最后，碰撞反应气压力不够，不纯甚至接错管路用错气。这些琐碎小问题的发生是工作的常态。

07 特殊元素

Ru，Rh，Pd，OS，Ir，Pt，Au，Ag，Hg这些元素往往需要一定浓度的盐酸才能稳定。

Ta，Hf这俩元素我印象比较深，如果不加HF，几十ppt的浓度线性特别差。监测信号，发现上蹿下跳，很多脉冲峰，可能是形成了纳米粒子。参考：ICP-MS测试时溶液中的离子利用效率是多少？

Hg，Au，Os，B，Hf，Bi这些元素进样的时候一定要注意冲洗，否则线性可能会越走越高。

当然还有其他问题：以常见的Hg为例，把blank洗到100cps是需要时间的，实际上很多人经常在1000cps水平就开始进线性了，看到线性还好，以为只是BEC高。结果后面回读大幅度偏低，其实是记忆效应较强造成的，Hg本底才刚刚冲洗下来！

而这种记忆效应不仅仅取决于Hg本身，和样品基体也有关系，长期没有维护的仪器也会加重这种效应。

其中Bi元素，我认为记忆效应被低估了，需要EDTA冲洗管路，否则常常出现问题，甚至会影响线性。

本文综述了线性的各类常见问题，希望对各位初学者有所帮助。ICP-MS不把线性做好，其他都是妄谈。