一、什么是多次采样

在质谱分析中，“多次采样”通常包括以下几种形式：

1. 同一样品重复进样：为确保分析结果稳定可靠，通过对同一样品进行多次采集。

2. 多个样品批量进样：在一次分析周期内分析多个不同样品。

3. 时间序列采样：在一定时间范围内多次采集信号，用于研究信号随时间变化的规律。

4. 位置序列采样：尤其在固体进样或激光烧蚀方式下，对样品的不同位置进行多点采集。

5. 同位素比值重复测定：在同一样品中重复测量特定同位素比，以计算误差范围与数据置信度。

二、NEPTUNE ICP-MS的进样系统设计

NEPTUNE ICP-MS的设计高度灵活，可支持多种进样方式，如液体进样、激光烧蚀进样、冷蒸气进样、在线分离进样等。这些进样方式本身就具备进行多次采样的条件。例如：

1. 液体自动进样系统（Autosampler）

NEPTUNE常配备高精度自动进样器，如Cetac ASX系列或ESI SC autosampler。这些自动进样器可以预设多个样品位，并依次将样品送入雾化器进行分析。在分析过程中，软件可设置每个样品的采样时间、清洗时间、信号采集次数，从而轻松实现多次采样与多样品分析。

2. 激光烧蚀系统

当NEPTUNE配合激光烧蚀系统使用时（如New Wave或Photon Machines激光平台），可以精确控制烧蚀点的位置与时间，对样品表面或截面进行多点扫描。这种方式常用于分析矿物的成分变化、锆石U-Pb测年、岩石微区分析等。通过设定不同的烧蚀路径或点位，可实现对样品的空间多次采样。

3. 手动进样与重复操作

在没有自动进样装置的情况下，操作者也可通过手动方式对同一样品进行多次注射，以完成重复采集。软件支持将每一次进样的数据分别记录并导出，便于后期分析比对。

三、控制软件对多次采样的支持

NEPTUNE ICP-MS的控制软件是其实现多次采样功能的核心。该系统使用的是Thermo Scientific自主研发的控制平台，支持以下操作：

1. 分析序列编程功能

控制软件支持设置完整的分析序列，可在一组实验任务中包含多个样品。每个样品的采集参数（如采集时间、积分次数、信号平滑方式、放大器增益设置等）都可分别设定。

用户可在一个任务中设置几十甚至上百个采样步骤，每个步骤之间的冲洗和背景测量可自动完成，确保数据质量的同时提高采样效率。

2. 重复采集与平均机制

每次进样后的信号采集可以进行多次扫描，并可对扫描结果进行自动平均处理，降低随机误差。这种“扫描内多次采样”设计是NEPTUNE系统用于提升同位素比值精度的关键技术之一。

3. 稳态信号识别

软件内置稳态识别算法，在液体样品流入等离子体后，会等待信号稳定再开始采集。这使得每次采样的起始点具有高度一致性，为多次采样提供更可靠的时间窗口。

4. 同位素比值测定的多次重复策略

同位素比值测定的重复性对于地球科学研究至关重要。NEPTUNE允许设置对同一样品进行多次进样、多次扫描，并对所有数据进行统计分析，如计算标准偏差、相对误差、偏移校正等。

四、数据处理与重复性评估

NEPTUNE不仅在硬件与控制系统上支持多次采样，其数据分析平台（如Plasmalab或第三方配套软件）也支持针对多次采样结果进行深入分析：

• 对不同采样点之间的数据做趋势分析

• 评估仪器稳定性和样品一致性

• 进行样品-标准物质配对校准

• 处理激光烧蚀数据中的空间变化图谱

• 统计多个重复测量结果并计算不确定度

这些处理功能极大地提升了多次采样的科研价值。

五、多次采样的典型应用场景

1. 地球化学元素丰度与同位素比值分析

岩石样品内部成分可能具有微小变化，通过激光多点采样可以还原样品的地质形成过程。

2. 环境污染溯源分析

对水体或沉积物中重金属元素进行多次进样，有助于确定样品的代表性，排除偶然误差。

3. 精密测年分析

例如U-Pb年龄测定或Sr-Nd同位素比率分析中，通过多次测量同一样品提高数据准确性，尤其是在误差要求极低的研究中尤为重要。

4. 样品前处理评估

在样品消解或预浓缩后，通过对同一样品进行多次采样，可判断预处理是否均匀、是否存在污染或吸附问题。

六、注意事项与最佳实践

虽然NEPTUNE支持多次采样，但在实际操作中应注意以下几点，以确保数据质量和实验效率：

1. 样品均质性
   确保样品在进样前经过充分混匀，防止样品成分在多次进样时出现显著波动。

2. 系统清洗
   在每次进样后使用适当溶剂（如1%硝酸）清洗管路，防止样品间交叉污染。

3. 标准物质穿插
   在多次采样序列中定期穿插分析标准物质，用于校正仪器漂移和信号稳定性。

4. 监控信号变化
   通过实时图谱观察信号是否出现漂移或异常波动，防止由于采样针堵塞或气泡导致的假信号。

5. 批量数据管理
   合理命名每次采样的数据文件，便于后续数据整理、分析与溯源。

七、总结

综上所述，赛默飞NEPTUNE ICP-MS质谱仪完全支持多次采样，并且其在样品进样方式、控制软件设定、数据采集稳定性、重复性分析等方面均有优秀表现。无论是对同一样品的重复测试，还是多样品序列分析，抑或是在空间或时间维度上进行多点采集，该仪器都能够提供稳定、精确、高效的数据支持。通过科学合理地设置采样参数和分析序列，研究人员可充分利用NEPTUNE的多次采样功能，为各种复杂科学问题提供坚实的数据基础。这种能力也正是NEPTUNE成为高端科研平台首选设备的重要原因之一。