一、定量分析概述

NEPTUNE ICP-MS 通常用于地球化学、核科学、材料科学等领域，在进行定量分析时，目标是准确测定待测元素的浓度或丰度。定量分析依赖于元素信号强度与其浓度之间的线性关系，通过标准溶液建立校准曲线，将未知样品的信号值代入，计算其浓度或相对丰度。虽然 NEPTUNE 本质上更偏重于同位素比值的高精度分析，但在稳定条件和合理校准下，其定量能力亦十分出色。

二、实验准备工作

1. 实验室环境与安全

在正式操作前，应确保实验室处于洁净、恒温、低尘的环境中。分析过程中产生的高温与高压气体需配置通风系统。操作人员需佩戴防护眼镜、手套、实验服，熟知仪器操作规程和紧急处理程序。

2. 仪器状态检查

启动仪器前应检查以下系统是否正常：

• 氩气气源是否稳定

• 真空系统是否达到标准压力

• 冷却系统水流量与温度是否符合要求

• 电源系统与接口连接是否牢固

必要时应预热仪器30分钟以上以保证等离子体稳定。

三、样品与标准制备

1. 标准溶液准备

选用国家或国际认证的标准品，如NIST、SPEX公司或其他可靠供应商提供的元素标准溶液。将高浓度母液稀释为一系列不同浓度的标准溶液（例如0、1、5、10、50、100 ng/mL），用于绘制校准曲线。所有溶液应在洁净条件下制备，使用超纯水（18.2 MΩ·cm）和超纯酸（如优级纯硝酸）。

2. 样品前处理

根据样品类型，采取适当的消解或提取方法：

• 岩石、土壤样品可用高压密闭消解罐进行酸溶

• 水样直接过滤后可分析

• 生物样品需先冷冻干燥后进行酸消解

所有样品需最终转入与标准溶液相同基体的溶液体系（一般为2%或5%硝酸），以减少基体效应。

四、仪器设置与参数优化

1. 进样系统设置

NEPTUNE 常配备双向进样系统（喷雾室+热电进样器），对于定量分析，可使用以下设置：

• 雾化器流速调整在0.9–1.1 L/min之间

• 载气、辅助气、冷却气等流速调整至等离子体稳定燃烧

• 使用标准或冷却喷雾室以提升信号稳定性

• 使用标准流速调节阀实现连续进样

2. 检测器设置

NEPTUNE 的检测器为多接收法拉第杯，可在特定分析条件下切换到离子计进行痕量元素检测。定量分析中，若测定浓度较低元素，应使用离子计模式，以增强灵敏度。

3. 质量轴校准

每次运行前应校准质量轴位置，确保目标元素的质量落在设定的检测器中心。可通过扫描模式确认质量偏差并进行调整。

五、测量程序设计与数据采集

1. 方法设置

通过控制软件（如Neptune Data Acquisition软件）设置以下内容：

• 所分析的目标元素质量数

• 检测器分配与增益设置

• 采集时间（一般为每点2-5秒，循环10-20次）

• 背景测量时长（如5秒）与分析测量时长分开设定

2. 样品测量流程

按照空白-标准溶液-样品交替顺序测量样品序列，每个点建议重复采集3次以上，取平均值并记录标准偏差。必要时插入中间标准以监控漂移情况。

六、校准与定量计算

1. 校准曲线绘制

根据标准溶液的信号强度（单位为cps）与其对应的浓度绘制校准曲线，检查线性关系（R²需大于0.999）。常用的校准模型包括：

• 单点外标法：适用于稳定浓度的简单样品

• 多点外标法：适用于复杂或多浓度样品

• 内标校准法：选用不在样品中存在的元素（如铼、锗）作为内标进行信号归一化

2. 浓度计算

将样品信号值代入校准曲线方程，得出浓度结果。对于使用内标校正的情况，还需将样品内标信号归一化处理。

公式如下：
样品浓度 =（样品信号/标准曲线斜率）×（内标修正因子）

七、数据处理与误差控制

1. 背景扣除

所有样品信号应先扣除仪器背景值，背景值一般通过空白溶液测定。

2. 仪器漂移校正

由于长时间运行可能导致仪器灵敏度缓慢下降，建议插入中间标准溶液进行漂移监控，并对样品数据做相应修正。

3. 同位素干扰校正

部分元素存在等质量干扰或氧化物干扰（如Fe对Ni的影响），可采用干扰校正算法进行扣除，或调整质谱条件以避开干扰峰。

4. 稀释修正

若样品在前处理或进样过程中存在稀释操作，需将浓度乘以稀释倍数，以得出样品原始浓度。

八、质量控制与结果验证

1. 加标回收实验

对某一批样品添加已知量的目标元素标准，检测回收率，应控制在90%-110%之间。

2. 平行样与空白样

设置每批样品的平行样与实验空白，验证样品处理过程的重复性与清洁性。

3. 标准物质比对

选用具认证浓度的标准参考物质进行比对分析，确保分析结果准确可靠。

4. 检出限评估

根据10次空白样标准偏差估算检测限和定量限，确保样品浓度在可测范围内。

九、常见问题与处理建议

问题1：信号不稳定

原因可能是雾化器堵塞、气体流速不稳、样品中含颗粒，建议清洗喷雾系统并检查气路。

问题2：线性不良

可能是标准配制误差或样品基体干扰，应重新配制标准并进行内标校正。

问题3：漂移严重

建议优化炬管位置、检查锥体污染、增加标准频率并使用内标元素。

问题4：信号太弱

可延长采集时间或增加进样流速，但需注意是否引起等离子体不稳定。

十、总结

赛默飞 NEPTUNE ICP-MS 虽以高精度同位素比值分析为核心，但在严格控制条件和合理校准方法的支持下，亦可进行稳定、准确的定量分析。关键在于样品处理规范、标准溶液准确、仪器参数优化与数据处理合理。通过系统方法实施，NEPTUNE 在痕量元素浓度测定和比值定量中均可达到高水平的分析效果。完整的分析流程应结合仪器特性、样品性质以及实验目的制定合适的操作策略，并通过质量控制手段不断验证分析结果的可靠性和可重复性。