再盤點|ICPMS線性的知識清單

　　在ICP-MS應用中，除了定性、同位素比例法和同位素稀釋法的定量方法，絕大部分情況下都是用外標法也就是標準曲線去做元素定量；即便是標準加入法，最后也由軟件會擬合出一個線性方程出來。

　　線性經常做不好是初學者發生頻率極高的問題，本文梳理出關于這個問題的知識清單。

　　標準曲線的基礎知識

　　標準曲線是定量的基礎，所以極其重要。但一般大家都比較相關系數R值，其實ICP-MS 標準曲線上還有很多其他重要參數，下面以下圖為例，詳細拆解線性的各參數。

　　縱坐標（Net Intensity）是凈強度 : 凈強度=（待測元素信號強度÷對應的內標強度-（線性空白的強度÷線性空白的內標強度），這是個無量綱的單位。當然，如果是半導體等行業的特殊情況下，不用內標，此時的單位就是cps（count per second）。

　　橫坐標是濃度(對于標準加入法來說，是加入的濃度)，一般來說，正式測試時線性標準至少要三個或更多。個人認為：一般來說，濃度范圍應該在三個數量級以內，最好是兩個數量級以內。

　　這是因為：線性范圍太寬，兼顧同一個元素的高低濃度是很困難的。比如說：Fe從0.5做到500ppb，那么進完500ppb之后沖洗到線性空白的強度就要耗費很多時間，更為嚴重的是這對于容易殘留的元素簡直就是不可能實現的目標。同時，對于線性的回讀也有嚴重損害（下文會說）。

　　我建議的的做法是：如果有限度值，那這個目標值就是限度值，沒有限度值，以數據的均值為目標值。這個均值可以來自于元素全掃，理論分析等等。

　　這個目標濃度乘以樣品濃度得到就是醫藥領域所謂的J值，線性范圍包含0.3J-3J即可。

　　線性相關的概念梳理

　　1.線性擬合方式選擇

　　根據儀器廠商的建議即可。以PE為例，推薦線性過零點，這里特別提醒：PE ICPMS用戶，一般不要選擇 Simple Linear，這種方式不會將blank擬合進線性；如果選擇這種方式請把STD-1濃度設置為0。

　　2.表觀濃度（Apparent Conc.）

　　用擬合的線性，通過凈強度反算的線性濃度數值。可以%RE作為量度去評估每個標準點表觀濃度與理論濃度的接近程度。

　　3.相對誤差(%RE)

　　%RE=Residuals/STD conc. 一般來說，這個回讀在20%以內都可以接受。但是如果你想把加標回收率做好，最要緊的就是把線性的相對誤差做好。

　　你的加標回收率和實際線性標準的回讀值的回收率（也叫ccv）與100%的差距不可能比這個相對誤差（也叫殘差）小。

　　4.相關系數 R

　　這個參數一般要求0.995以上就可以，但是越大越好。但是，即使你有0.9999，如果說濃度范圍過寬，也不能保證%RE很理想。看到有人出餿主意，用權重方式擬合來解決擬合得不好的問題。根源在于：線性范圍不合理，還是要正本清源，哪出了問題就把哪里改正。

　　至于線性相關稀釋是r平方和R，請自己動手用Excel做擬合，不要相信儀器或工程師較為隨意的說法。

　　5.背景等效濃度（BEC）

　　線性范圍除了不宜過寬之外的另外一個原則是：你不可能穩健得做出低于BEC的線性。

BEC來自于試劑本底，各種污染，儀器的本底，質譜干擾和基體效應等。比如說，你想從5ppb開始測試Na，K，Ca，那請先把BEC降低到5ppb以下。否則，低于　你BEC的線性標準肯定是沒有保證的。

　　6.檢測限（DL）與靈敏度

　　根據blank三次凈強度，計算的3SD/斜率（Slope），可以近似等于儀器檢出限。

　　無內標校正的線性斜率代表了元素靈敏度，即單位濃度的強度。

　　bec與檢出限也有內在聯系參考ICP-MS檢出限與BEC有啥關系嗎？

　　追根溯源：高頻率出現的線性失敗原因總結

　　匯總了上百人的實際情況和多年的親身ICPMS經驗，并且參考了很多論壇帖子，梳理了以下原因

01 配制的線性本身濃度有錯誤

有人用的稀釋劑中途改變了，造成酸度或酸的本底變化從而導致線性實際濃度改變，用了兩種元素混標配制也可能會出現類似情況；

當然，還有些小伙伴粗心大意，使用移液器的時候有氣泡，或忘記加了幾下沒有加入需要的體積。

還有一種情況是：溶液放置過久，在沒有進行溶液穩定性實驗的情況下，隨意得使用幾天前的溶液。線性當時是好的，不代表中間不會變化。這些變化包括：形成納米顆粒甚至沉淀，吸附與揮發。

02 污染與干擾問題

線性溶液污染：特別是blank出現的頻率最高，因為開始進樣時，進樣管是否干凈并不能保證，很容易造成污染。

我一般建議帶三個線性空白去上機，因為一旦線性空白測得偏高，那后面不可能對。

此外，可以關注自己實驗室，容易污染元素的本底的大數據，判斷起來比較方便，標準點污染也是常見的。

內標溶液污染：雖然我不看好，但是三通的方式在線加內標仍然是比較普遍的方式。內標因為用得少，經常會用多次，排查的時候沒經驗的初學者容易遺漏的點；

更要引起重視的點：“混標里一定不能有內標，混標的元素也不能干擾的內標；同時，內標溶液也不能包含待測元素，且不能干擾待測元素。”前者會造成內標飄高，后者會大幅度增大BEC。

03 線性范圍不合理

如前文所說，要合理設置線性范圍，并審慎得確定線性最低點，你肯定不能穩定得把比BEC低的標準點做好。

有人會說，標準寫的要做這么低對吧？那說明目前你們實驗室并沒有這個能力來完成這個標準方法。

介紹幾種BEC異常增大的情況再介紹幾種讓BEC異常增大的原因，BEC過大線性不可能好。

① 氦氣或氬氣里有空氣，會造成Si28的信號奇高，剛安裝氬氣的時候，Si28極容易出現異常，其實是由于管路過長，而氦氣的流量較小，想將氮氣完全排空是需要時間的。更換氦氣同理。

②有機進樣的情況下氧化物，碳化物多原子離子質譜干擾會大幅度升高，CO，CC，ArC會干擾Si，Mg、Cr的BEC增大。

③儀器之前進了很高含量的元素，很多時候元素殘留會進入錐后面的透鏡系統，短時間內是很難通過沖洗沖下來的。有一種常見情況：常規系統進了氫氟酸/強堿體系，不說對造成進樣系統的腐蝕，更會造成B的嚴重殘留。

04 方法設置問題

比如，做Fe的時候選擇了標準模式；稀釋氣過大造成靈敏度大幅度下降。

有的小伙伴，設置的線性有錯誤，配的溶液再對，方法對應不上了線性肯定出問題，而且這種情況比較隱秘，不容易發現。

05 雙檢測器的P/A因子問題

對于雙模式檢測器來說，0-200W可為P模式，10W以上可為A模式，通過10-200W的兩種模式的響應，計算出二者在測不同元素的轉換系數。

以PE儀器為例，如果調了檢測器電壓，一定要調雙檢測器電壓，否則設計到檢測器模式切換，就必然異常。

由于PE的四級桿通用池可以實現選擇性得調節帶通的作用，所以可以通過設置更窄的帶通的方式，就是給RPa一個數字，既可實現靈敏度的大幅度衰減。

這種方式叫做電子稀釋，是實現高低濃度同時測定的利器。如果有人在某些基體里發現有用不好的情況，請私信我，我告訴你怎么處理。這里舉出一個高級案例：

某客戶做某基體中Fe元素，但是一直與標準值存在偏差。該找的原因都找了，我排查原因之后發現，奧秘存在與線性之中：他們的線性看起來還可以，0.999x；

但實際上是，樣品中Fe濃度剛好就在線性回讀不好的那個濃度點處，根源在于P/A因子校正存在誤差。

電子稀釋技術是用上了的，但是他們太死心眼，非和之前的方法參數保持一致，才有了這個詭異且極其隱蔽的異常！

06 儀器使用時的問題

儀器如果長期不維護，一些元素會沉積在中心管或者錐上，泵管老化和霧化室掛壁這些情況會造成本底偏高，而且不穩定。本底越走越低，有時候會突然漂高。

ICPMS樣品溶液本身很少脫氣，加上泵管壓得過緊，三通的混合有湍流，等等會造成進樣的時候突然產生了一個氣泡，這時候就別想正常了，這種數據可以通過RSD判斷。

還有人沒等儀器測試完成，提前把進樣管給拿出來了。

最后，碰撞反應氣壓力不夠，不純甚至接錯管路用錯氣。這些瑣碎小問題的發生是工作的常態。

07 特殊元素

Ru，Rh，Pd，OS，Ir，Pt，Au，Ag，Hg這些元素往往需要一定濃度的鹽酸才能穩定。

Ta，Hf這倆元素我印象比較深，如果不加HF，幾十ppt的濃度線性特別差。監測信號，發現上躥下跳，很多脈沖峰，可能是形成了納米粒子。參考：ICP-MS測試時溶液中的離子利用效率是多少？

Hg，Au，Os，B，Hf，Bi這些元素進樣的時候一定要注意沖洗，否則線性可能會越走越高。

當然還有其他問題：以常見的Hg為例，把blank洗到100cps是需要時間的，實際上很多人經常在1000cps水平就開始進線性了，看到線性還好，以為只是BEC高。結果后面回讀大幅度偏低，其實是記憶效應較強造成的，Hg本底才剛剛沖洗下來！

而這種記憶效應不僅僅取決于Hg本身，和樣品基體也有關系，長期沒有維護的儀器也會加重這種效應。

其中Bi元素，我認為記憶效應被低估了，需要EDTA沖洗管路，否則常常出現問題，甚至會影響線性。

本文綜述了線性的各類常見問題，希望對各位初學者有所幫助。ICP-MS不把線性做好，其他都是妄談。