如何设置赛默飞质谱仪ELEMENT XR ICP-MS的内标元素？
一、内标法基本原理
1. 原理概述
在ICP-MS分析中，仪器响应会受到多种因素影响，例如进样速率变化、雾化效率波动、离子化程度不同、离子传输效率变动等。这些因素可能导致同一样品在不同时间、不同批次下测得信号强度不同，从而影响测定结果的准确性。
内标法即在所有样品和标准中加入一定量的参比元素，称为内标元素。由于内标元素受到与目标元素相同的分析条件影响，其信号变化可用作修正依据。通过目标元素信号与内标信号的比值变化，可以消除系统误差。
2. 修正公式
一般定量分析中，修正后的响应信号计算公式如下：
R=IAnalyteIInternalR = \frac{I_{Analyte}}{I_{Internal}}R=IInternalIAnalyte
其中：
RRR 为校正后的信号比；
IAnalyteI_{Analyte}IAnalyte 为目标元素的检测信号；
IInternalI_{Internal}IInternal 为内标元素的检测信号。
软件使用该比值进行浓度换算和校准曲线拟合，提升结果稳定性。
二、选择内标元素的基本原则
合理选择内标元素是确保校正有效的关键步骤。应从以下几个方面考虑：
1. 不存在于样品中
所选内标元素必须在所有样品和空白溶液中天然不存在或含量极低，以避免信号重叠或背景干扰。常用的稀有金属如铟、铼、钇、铋、锗等由于环境含量极低，是理想选择。
2. 质量数接近目标元素
选用与目标元素质量数相近的内标元素有助于抵消质量相关的分析误差。例如在测定铁、锰、钴等中等质量元素时可选用锗、钇作为内标。
3. 电离特性相似
内标与目标元素的第一电离能应尽量接近，以确保其在等离子体中的行为一致，从而提高校正的准确性。例如分析高电离能元素（如砷、硒）时应选电离能相仿的内标元素。
4. 稳定性好且信号强度适中
内标元素应在整个分析过程中信号稳定，避免选择易挥发或信号波动大的元素。信号强度应落在仪器线性范围中，不宜过高或过低。
5. 不与目标元素互相干扰
应避免选择在质谱上与分析元素存在同位素干扰、双电荷干扰或分子离子干扰的内标元素。例如锰与铬质量数接近，易互相干扰，不宜互为内标。
三、常用内标元素及推荐使用范围
以下是部分常见内标元素及其适用的目标元素范围：
| 内标元素 | 质量数 | 适用元素范围（质量数） | 备注 |
|---|---|---|---|
| 锗（Ge） | 74 | 50–80 | 常用于中质量元素 |
| 钇（Y） | 89 | 80–100 | 稳定，常见 |
| 铟（In） | 115 | 100–130 | 应用广泛，常规内标 |
| 铋（Bi） | 209 | 180–238 | 适合重金属分析 |
| 铼（Re） | 185 | 160–200 | 稳定性优异 |
若分析多个目标元素，常采用多内标法，不同质量段使用不同的内标元素进行分段校正。
四、内标设置的操作步骤（以PlasmaLab软件为例）
1. 内标溶液制备与加入
实验开始前需配制内标混合溶液，一般浓度设定为1–10 ppb，确保所有标准和样品中内标浓度一致。内标可：
与标准品混合后统一加入；
使用在线混合装置，通过软件设定内标加入通道（如T型连接器自动引入）；
每次样品前单独加入（较不推荐，误差大）。
2. 方法编辑界面中设定内标
在PlasmaLab中创建或编辑分析方法时，通过以下步骤添加内标元素：
打开“方法编辑器”。
在质量表中添加内标元素及其质量数。
指定每个目标元素对应的内标元素。若使用多内标法，则根据质量数分区匹配。
设置内标元素的采集模式、积分时间，与目标元素一致或相近。
激活“使用内标校正”功能。
3. 设定内标通道（若使用在线混合）
在“样品设置”菜单中：
选择内标引入通道（如第三通道或独立通道）。
设定内标加入速率（与载气流速匹配）。
检查内标与样品混合效果是否一致，保持稳定混合。
4. 采集与监控
运行分析时：
软件实时监测内标信号，显示其在分析周期内的稳定性。
若某个样品的内标信号异常偏低，软件会自动提示，标注该样品数据异常。
可通过图形界面查看内标与目标元素信号比值曲线。
五、数据处理与修正
1. 修正方式
PlasmaLab软件自动应用内标修正公式，将目标元素信号除以内标信号，修正后数据用于标准曲线拟合与浓度换算。
修正后的浓度更能反映样品中真实含量，特别适用于以下情况：
长时间批量运行造成仪器漂移；
基体浓度变化大；
雾化效率不稳定。
2. 质量控制
软件可设置内标信号限值范围，例如：
若内标信号低于设定阈值（如50%标准值），则标记该样品为不合格。
若内标信号漂移超过设定百分比（如10%），可提示用户检查系统。
内标漂移过大时，软件可自动暂停样品序列，防止错误积累。
3. 报告输出
最终分析报告中，可包含：
内标元素名称与信号强度；
内标校正前后的浓度变化；
校准曲线图（信号比 vs 浓度）；
内标控制图，反映分析全过程内标变化趋势。
六、内标法常见问题与解决对策
| 问题 | 原因分析 | 解决建议 |
|---|---|---|
| 内标信号波动大 | 雾化器堵塞、内标溶液稀释不均 | 检查管路，确保混合均匀 |
| 所有内标信号偏低 | 内标通道流速异常、通道堵塞 | 检查混合系统，清洗连接器 |
| 内标与目标元素匹配不当 | 质量差异大、电离能差异大 | 更换质量和性质更接近的内标元素 |
| 多个内标信号同时失效 | 软件设定错误、内标未添加 | 检查方法文件，确认内标通道和浓度 |
| 使用错误内标元素 | 内标本身存在于样品中 | 更换不含背景的元素如铟、铋 |
七、特殊场景下的内标设置策略
1. 高基体样品（如海水、岩样）
使用多内标法进行分段修正；
选用抗基体干扰强的内标元素如钇、铋；
设置内标浓度略高于基体背景水平，提升信噪比。
2. 长时间自动序列运行
设定内标监控触发机制，信号漂移自动报警；
在样品序列中插入标准样品和内标检查点；
软件可记录内标随时间变化趋势，生成控制图。
3. 极低浓度分析（亚ppt级）
内标浓度应控制在极低水平以避免干扰；
使用高纯度稀释液和空白容器；
仪器调谐时以内标灵敏度为优化目标。
八、结语
在赛默飞ELEMENT XR ICP-MS分析系统中，内标元素的科学设置是提高数据质量、控制分析误差和实现高精度测定的关键措施。通过选择适合的内标元素、合理配置分析方法、精确控制混合流程以及利用软件的自动修正和监控功能，实验人员可以显著提升检测结果的稳定性和可重复性。掌握内标设置的原理与实践技巧，不仅能优化仪器性能，还能扩展ICP-MS在高精度定量分析中的应用深度，是痕量分析工作中不可或缺的能力。
