赛默飞iCAP Q ICP-MS 什么是多原子干扰？
多原子干扰是 ICP-MS 检测中不可忽视的重要问题，尤其在分析复杂基体（如环境样品、食品、土壤、生物样品、药品等）时更为突出。本文将系统介绍多原子干扰的定义、产生机制、常见类型、对分析结果的影响、在 iCAP Q ICP-MS 中的识别与处理策略，以及现代仪器（特别是带碰撞反应池的 ICP-MS）如何有效应对这一问题。
一、多原子干扰的定义
多原子干扰，又称多原子离子干扰，是指由样品基体、等离子体气体、溶剂、试剂或容器中不同元素（或分子）之间反应形成的分子离子，其质荷比（m/z）与目标单原子离子相同或极为接近，从而在质谱检测中产生信号重叠，导致分析结果出现偏差。
例如，^40Ar^16O^+ 这种多原子离子，其质量数为 56，与铁元素 ^56Fe^+ 的质荷比相同，从而干扰铁的测定。这种干扰是不可避免的背景信号之一。
二、多原子离子产生的根本原因
在 ICP-MS 中，样品经雾化、加热后进入高温等离子体（温度通常高达 6000–10000 K），在此环境下，原子与原子、原子与分子、分子与分子之间会发生各种碰撞与反应。这种高能状态下，许多带电或中性的多原子团簇可能在等离子体区域或者接口区域形成。
这些多原子离子大致可分为三类来源：
1. 等离子体气体成分相关（主要为氩气）
^40Ar^35Cl^+ 干扰 ^75As^+
^40Ar^16O^+ 干扰 ^56Fe^+
^40Ar^12C^+ 干扰 ^52Cr^+
2. 溶剂和试剂相关（如水、酸、乙醇）
H₂O 与 N 或 C 形成如 ^1H^16O^+、^12C^16O^+ 等干扰物
^12C^16O^1H^+ 干扰 ^29Si^+
3. 样品基体元素相关（如 Cl、S、P、Ca）
^35Cl^16O^+ 干扰 ^51V^+
^32S^16O^+ 干扰 ^48Ti^+
^44Ca^16O^+ 干扰 ^60Ni^+
这些干扰物质形成的多原子离子并非偶然，而是在高温碰撞、高气体流速、复杂基体背景中必然形成的质谱背景之一。
三、常见的多原子干扰实例
以下是 iCAP Q ICP-MS 中经常遇到的典型干扰表：
| 目标元素 | m/z | 干扰离子 | 干扰来源 |
|---|---|---|---|
| Fe | 56 | ^40Ar^16O^+ | 氩气+水蒸气 |
| As | 75 | ^40Ar^35Cl^+ | 氩气+氯 |
| Cr | 52 | ^40Ar^12C^+ | 氩气+有机物 |
| V | 51 | ^35Cl^16O^+ | 氯+水蒸气 |
| Mn | 55 | ^40Ar^15N^+ | 氩气+氮 |
| Ni | 60 | ^44Ca^16O^+ | 钙+水蒸气 |
| Co | 59 | ^43Ca^16O^+ | 钙+水蒸气 |
| Se | 80 | ^40Ar^40Ar^+ | 双氩聚合物 |
| Ge | 74 | ^58Ni^16O^+ | 镍+氧气 |
| Ti | 48 | ^32S^16O^+ | 硫+氧气 |
这些干扰在使用普通的单四极杆 ICP-MS 时可能造成严重影响，需借助专门的机制予以消除。
四、多原子干扰对分析结果的影响
假阳性结果
仪器检测到并非目标离子而是干扰离子，从而错误判定样品中含有目标元素；
例如：样品中无砷元素，但因含氯形成 ^40Ar^35Cl^+，仪器误判有 ^75As^+。
检出限升高
多原子离子形成的背景信号抬高基线，导致小信号被掩盖；
影响痕量级元素（如 As、Se、V、Fe 等）的检测。
线性范围失真
在中高浓度样品中，干扰离子信号非线性增加，破坏标准曲线结构；
校准曲线偏离预期斜率。
定量准确度下降
干扰峰与目标峰叠加，导致浓度计算出现显著误差；
尤其影响医学、生物等对精度要求高的应用。
五、iCAP Q ICP-MS 中识别与确认多原子干扰的方法
1. 比较不同同位素响应
比如 ^56Fe 和 ^57Fe 同时检测，如果 ^56Fe 明显偏高且信号波动大，而 ^57Fe 平稳，则可能为 ^40Ar^16O^+ 干扰。
2. 用空白样品检测
分析空白（超纯水+酸），若出现高信号，则说明为背景干扰而非样品元素。
3. 使用不同基体对比
对照不同酸体系或去除氯离子，可观察干扰是否消失。
4. 使用标准加样法
若信号变化与标准加入浓度不一致，可能为干扰未消除。
六、iCAP Q ICP-MS 如何消除多原子干扰
1. 使用碰撞反应池（CRC）技术
赛默飞 iCAP Q ICP-MS 配备先进的碰撞反应池，采用氦气（He）或氨气（NH₃）等惰性或反应性气体，通过以下机制消除干扰：
碰撞能量剥夺（KED）
多原子离子通常体积大、动能小，通过与氦气碰撞失去动能而无法穿越能量屏障；
保留单原子离子信号，提高目标离子信噪比。
选择性化学反应
NH₃ 与特定干扰离子反应，使其失去电荷或变成其他质荷比，移出检测窗口；
目标元素离子不参与反应，保留原位信号。
2. 同位素替代法
避免检测被干扰的主同位素，改用干扰较小的其他同位素进行定量；
例如 ^57Fe 代替 ^56Fe，^77Se 代替 ^80Se。
3. 数学校正模型
利用多个通道监测干扰离子与目标离子的相对强度关系；
通过算法计算并扣除干扰贡献量。
4. 优化样品前处理
减少含氯或有机物等干扰源；
使用硝酸体系替代盐酸消解体系；
预处理去除强基体离子（如 Ca、P、S）。
七、多原子干扰的防控建议
使用高纯试剂
酸、水、缓冲液必须使用痕量级（ultrapure）等级；
避免引入杂质源。
清洗进样系统
每次分析前后清洗喷雾室、雾化器、泵管；
避免前一个样品残留对下一个样品产生交叉干扰。
设定清洗程序
在序列表中插入高纯水冲洗步骤；
有效清除管路中可能形成的反应离子。
使用内标校正
监测系统稳定性与信号变化；
若出现干扰升高，可通过内标响应判断是否为系统性异常。
定期校准 CRC 系统
校验反应气与碰撞气的流速设置；
优化质谱窗参数，确保干扰充分抑制。
八、总结
多原子干扰是 iCAP Q ICP-MS 分析中必须面对的重要技术难题，其根源在于等离子体区域的高能状态下各类离子或分子之间的碰撞、结合与反应。干扰离子一旦形成，在无碰撞反应池的条件下难以分离，严重影响特定元素的分析准确性与可靠性。
赛默飞 iCAP Q ICP-MS 所配置的碰撞反应池系统为多原子干扰的处理提供了强有力的技术支持，使得用户可以在保持高通量、快速检测的同时，显著提升对复杂样品体系中干扰的容忍能力。只有深入理解多原子干扰的本质、来源与控制手段，科学合理地调整实验条件，才能真正发挥 ICP-MS 在多元素痕量分析中的卓越性能，实现高质量、可追溯的分析数据输出。
