一、检测限（LOD）和定量限（LOQ）的概念

1.1 检测限（LOD）

检测限是指仪器能够可靠地检测到某一物质的最低浓度，且该浓度下的信号与背景噪声之间有明显差异。LOD通常表示为信号与背景噪声的比值，通常使用信噪比（S/N）来描述。常见的定义方法是基于信号与噪声的比值为3:1（即S/N≥3）时，物质的浓度被认为达到检测限。

1.2 定量限（LOQ）

定量限是指仪器能够以足够的精度和准确度对某一物质进行定量分析的最低浓度。LOQ通常基于信号与噪声的比值为10:1（即S/N≥10）时，物质的浓度被认为达到定量限。LOQ通常大于LOD，并且在实际分析中，定量限意味着仪器能够提供足够的重现性和准确性。

二、检测限（LOD）和定量限（LOQ）的设置原理

2.1 基于信噪比的LOD和LOQ计算方法

在ICP-MS中，LOD和LOQ的设置通常基于信号与背景噪声的比值。信号是由目标元素或化合物引起的强度，背景噪声是指由基质、仪器或外部环境引起的无关信号。具体而言，常见的设置方法包括：

1. 信号强度与背景噪声的比值：

• LOD：一般情况下，LOD的计算公式是：
  LOD = (3 × 背景噪声的标准差) / 信号的增益
  当信号强度与噪声的比值达到3:1时，可以认为仪器能够检测到该物质的存在。

• LOQ：通常LOQ的计算公式为：
  LOQ = (10 × 背景噪声的标准差) / 信号的增益
  当信号强度与噪声的比值达到10:1时，可以认为仪器能够对该物质进行定量分析。

2. 背景噪声的测量：
   背景噪声可以通过测量空白样品或基质样品在相同分析条件下的信号波动来获得。对于不同的元素和样品，背景噪声的大小会有所不同，因此需要在不同的实验条件下进行校准和测量。

2.2 选择合适的基准元素

在设置LOD和LOQ时，选择合适的基准元素对于确保结果的准确性至关重要。基准元素应当具有稳定的背景噪声，并且能够在实际分析过程中稳定地生成信号。例如，常用于ICP-MS分析的基准元素包括锂、铝、钼等。基准元素的选择应当根据样品的类型、基质的特性和分析要求来决定。

三、赛默飞iCAP Q ICP-MS的LOD和LOQ设置步骤

3.1 准备样品和仪器

1. 准备空白样品：
   在设置LOD和LOQ时，首先需要准备空白样品或基质样品，用于测量背景噪声。空白样品应不含任何目标元素，以便准确测量噪声水平。

2. 准备标准溶液：
   准备一系列已知浓度的标准溶液，用于生成标准曲线并计算LOD和LOQ。这些标准溶液的浓度应覆盖目标元素的预期浓度范围，包括较低浓度的样品。

3. 确保仪器性能稳定：
   在进行LOD和LOQ的测定前，确保ICP-MS系统已经充分预热，达到稳定状态。此外，检查气体流量、离子源功率、探测器灵敏度等设置，确保仪器在最佳状态下工作。

3.2 选择合适的测量方法

在赛默飞iCAP Q ICP-MS中，通常使用两种方法来设置LOD和LOQ：直接测量法和计算法。

1. 直接测量法：
   通过将已知浓度的标准溶液与空白样品进行比较，直接测量信号强度与背景噪声的比值。这种方法通常在信号变化较大的元素中更为常用，且能够直观地反映仪器的灵敏度。

2. 计算法：
   通过计算背景噪声的标准差以及不同浓度下的标准溶液信号强度，采用统计方法估算LOD和LOQ。这种方法可以通过软件工具（如赛默飞iCAP Q ICP-MS自带的软件）自动计算，避免了手动操作带来的误差。

3.3 设置基线噪声并测量信号

1. 基线噪声测量：
   启动仪器并开始测量空白样品或基质样品，记录背景噪声的强度。为保证测量的准确性，建议在多个时间点进行测量，以获得稳定的噪声数据。

2. 信号测量：
   依次进样标准溶液，记录每个浓度点的信号强度。信号强度应根据目标元素的响应特性进行调整，确保信号不会过饱和，也不会过弱。

3. 计算LOD和LOQ：
   根据背景噪声的标准差和标准溶液的信号强度，使用计算公式计算LOD和LOQ。赛默飞iCAP Q ICP-MS系统通常会提供自动计算的功能，通过分析数据，系统将自动为每个元素计算LOD和LOQ。

3.4 验证LOD和LOQ

在完成LOD和LOQ的设置后，验证是非常重要的步骤。验证的目的是确保计算出的LOD和LOQ值在实际应用中能够提供可靠的结果。

1. 验证低浓度样品：
   使用已知低浓度的样品进行测试，确保仪器能够检测到并准确报告元素的浓度。对于低于LOD的样品，仪器应能够给出“低于检测限”的报告。

2. 验证高浓度样品：
   使用已知高浓度的样品进行测试，确保仪器能够在定量限内提供准确的结果。对于高于LOQ的样品，仪器应能够给出准确的浓度值。

3.5 调整设置以优化LOD和LOQ

如果在验证过程中发现LOD或LOQ的计算结果不符合预期，可以通过调整以下设置进行优化：

1. 优化仪器设置：
   调整离子源功率、喷雾器气流、碰撞/反应池等参数，以优化信号强度和稳定性。这些调整可以提高信号与噪声的比值，从而改善LOD和LOQ。

2. 使用内标元素：
   引入内标元素可以有效减少基体效应，提高结果的准确性，特别是在复杂样品中。内标元素的引入可以增强信号稳定性，降低背景噪声。

3. 优化样品前处理：
   样品的前处理方法（如酸消解、溶解等）也会影响LOD和LOQ的结果。确保样品前处理过程不会引入过多的干扰物质，并保证目标元素的最大回收率。

四、LOD和LOQ在实际应用中的重要性

4.1 对实验数据质量的影响

检测限和定量限是衡量ICP-MS分析仪器性能的两个重要指标。在实际应用中，LOD和LOQ的设置能够直接影响到数据的质量。较低的检测限意味着仪器能够检测到更低浓度的元素，而较低的定量限则能够提供更高精度的定量分析。这对于环境监测、食品安全、临床检测等领域尤为重要。

4.2 对法规和合规性的影响

在一些行业领域，尤其是环境监测和食品安全领域，LOD和LOQ的设置需要符合特定的法规要求。例如，某些有害物质的检测限可能需要达到特定的法规标准，否则可能无法进行合规检测。因此，设置合适的LOD和LOQ对于满足监管要求、确保分析合规性具有重要意义。

五、总结

在赛默飞iCAP Q ICP-MS中，设置检测限（LOD）和定量限（LOQ）是确保分析精度和结果可靠性的关键步骤。通过合理设置LOD和LOQ，可以确保仪器能够在低浓度样品中可靠地检测并准确量化目标元素。在设置过程中，需要充分考虑仪器的性能、样品的特性以及分析的具体要求。此外，通过优化仪器设置、样品前处理和校准过程，可以进一步提高LOD和LOQ的准确性和稳定性，从而为后续的定量分析提供可靠依据。