1. 质谱图的基本概念与原理

质谱图是一种图形化表示方法，展示了物质中不同离子的质量对（m/z，质量与电荷比）与其相对丰度（信号强度）之间的关系。通过分析质谱图，能够从质谱信号中提取样品中元素的定性和定量信息。

1.1 质谱图的组成

• x轴（质量/电荷比，m/z）：表示质谱图中每个离子的质量与电荷之比。该比值用于区分不同的离子，因为每种离子的质量是固定的。

• y轴（丰度）：表示该离子的相对丰度或相对强度，通常与该离子在分析中所占的比例相关。较高的丰度通常表示该离子在样品中的浓度较高。

2. 赛默飞iCAP TQ ICP-MS生成质谱图的流程

2.1 样品引入与离子化

iCAP TQ ICP-MS通过等离子体源将样品中的元素离子化。通常，样品被液态引入，通过喷雾室形成雾化气流，然后进入等离子体源。在等离子体中，样品中的原子被激发，产生带电离子。这些离子在四极杆的筛选下进入质谱分析系统。

2.2 三重四极杆的工作过程

赛默飞iCAP TQ ICP-MS配备了三重四极杆（QqQ）设计，分为三个四极杆：Q1、q2、Q3。

• Q1（第一个四极杆）：Q1用于选择进入质谱系统的离子，通过调整Q1的电场，使其只允许特定质量的离子通过，过滤掉不需要的离子。这是质谱图生成的第一步。

• q2（碰撞池）：q2用于对通过Q1的离子进行碰撞反应。通常，在碰撞池中，选择性气体会与特定离子发生碰撞反应，进一步消除分子干扰，增强目标离子的信号。这一过程使得生成的质谱图具有较少的干扰背景。

• Q3（第二个四极杆）：Q3用于进一步精细筛选已通过Q1和q2的离子，将它们导入质谱检测器进行测量。Q3的作用是确保只有目标离子进入检测器，从而提高分析的选择性和准确性。

2.3 质谱信号的采集与转换

在通过三重四极杆的选择性过滤后，目标离子被导入质谱检测器。质谱检测器测量每个离子的丰度和质量对，并将这些信息转换为数字信号，最终绘制成质谱图。在质谱图中，x轴表示质量对（m/z），y轴表示丰度。

2.4 质谱图的显示与分析

质谱图的生成过程通常是自动化的，通过连接到计算机的控制系统，用户可以实时查看质谱图。每个元素和其各自的同位素（如果适用）在图中表现为不同的离子峰。通过分析这些离子峰，用户可以进一步确定样品中的元素种类、同位素分布、浓度等信息。

3. 质谱图的定性分析

质谱图的定性分析是指通过质谱图来确定样品中包含的元素及其同位素。质谱图中的每个离子峰代表一个特定质量对的离子，分析这些峰可以帮助识别元素。

3.1 离子峰的分辨

在质谱图中，离子峰的位置对应着特定的m/z比值。通过与已知标准的对比，用户可以确定峰对应的元素。由于每个元素的原子质量是固定的，因此通过m/z比值可以确认元素的种类。

例如，钠（Na）在质谱图中的峰通常出现在m/z = 23的位置，而钙（Ca）则出现在m/z = 40的位置。通过扫描整个质谱图，可以确认样品中存在哪些元素。

3.2 同位素分布

一些元素具有多种同位素，质谱图中可能会看到多个峰与相同的元素相关联。例如，氯（Cl）有两个主要同位素：Cl-35和Cl-37。在质谱图中，Cl-35的峰出现在m/z = 35，而Cl-37的峰出现在m/z = 37。这种同位素分布的信息可以帮助进一步确定样品中元素的种类和同位素组成。

3.3 基质效应与干扰峰

在复杂样品中，由于基质的干扰或背景噪声，可能会出现非目标离子的峰，这些峰可能与目标离子的质量相近。iCAP TQ ICP-MS通过三重四极杆的碰撞池技术（q2）有效地去除这些干扰离子，从而提高了质谱图的清晰度。定性分析时，分析人员需要特别注意这些干扰峰，并通过适当的参数调整来减少它们的影响。

4. 质谱图的定量分析

质谱图的定量分析是通过离子峰的丰度与标准样品的浓度关系，来计算样品中元素的浓度。这一过程依赖于前期的校准，具体包括标准曲线的建立和内标的使用。

4.1 定标曲线的建立

定量分析的基础是定标曲线。在进行质谱分析时，需要使用已知浓度的标准溶液，测量其对应的离子峰丰度，并建立浓度与丰度之间的线性关系。通过这些标准点，构建定标曲线，使得每个离子峰的丰度值都能与浓度进行关联。

在iCAP TQ ICP-MS中，可以使用多种元素的标准曲线来实现多元素分析。定标曲线通常是通过软件自动生成的，用户只需要输入标准溶液的浓度和响应信号即可。

4.2 内标的使用

为了进一步提高定量分析的准确性，iCAP TQ ICP-MS常常使用内标元素。内标是一种与目标元素在物理化学性质上相似的元素，加入内标后，可以校正仪器漂移、样品损失或基质效应等因素。内标通常会选用其质量对不与目标元素相冲突的元素。

内标的丰度与目标元素的丰度之间存在一定的比值关系，基于这个比值，用户可以计算出样品中目标元素的浓度。

4.3 定量计算

一旦标准曲线和内标值确定，iCAP TQ ICP-MS的控制软件将自动进行定量计算。计算过程通过测量目标元素的离子峰丰度，并结合定标曲线，输出目标元素的浓度。在此过程中，仪器会自动考虑到各种因素，如样品体积、内标浓度、稀释倍数等，以确保计算结果的准确性。

5. 数据处理与结果解读

iCAP TQ ICP-MS生成的质谱图和定量结果可以通过软件进行进一步的处理和解释。赛默飞公司提供的分析软件通常具有数据处理和报告生成功能，用户可以对数据进行以下几项处理：

5.1 背景去除与信号校正

通过设置合适的背景修正和信号校正参数，可以有效去除质谱图中的背景噪声或基质干扰。通过校正数据，进一步提高定量结果的准确性。