1. 理解m/z范围的概念

在ICP-MS中，质谱分析是基于离子的质量（m）和电荷（z）来进行的，m/z（质荷比）是质谱仪中离子分离的基础。通过m/z值，ICP-MS能够区分不同的元素及其同位素，并对其进行定性和定量分析。

m/z范围指的是ICP-MS扫描中所涉及的离子质荷比的区间。不同元素或同位素具有不同的m/z值，因此合理设置扫描范围，可以确保目标元素或同位素的信号得到完整的采集，同时避免不必要的干扰。

2. 选择适当的m/z范围

2.1 确定目标元素的m/z

首先，了解目标元素的质量数以及它们的同位素分布是设置扫描范围的基础。例如，铅（Pb）有多个同位素（如Pb-206, Pb-207, Pb-208），它们具有不同的m/z值。在设置m/z范围时，应该确保选择这些同位素的m/z值以及相关的干扰离子。

• 单一元素扫描：如果分析的是单一元素，可以根据该元素及其同位素的m/z范围进行设置。例如，锌（Zn）的常见同位素为Zn-64、Zn-66、Zn-67等，选择相应的m/z范围来扫描这些同位素。

• 多元素扫描：对于复杂样品中的多元素分析，设置一个较宽的m/z范围，包含目标元素及其同位素的范围，以便同时测量多个元素。

2.2 考虑干扰离子

在ICP-MS分析中，常常会遇到基体离子或同位素干扰。基体离子来自样品中的其他元素，它们的m/z值与目标元素的m/z值可能相近或相同，导致干扰。为了减少干扰，可以根据以下原则来设置m/z范围：

• 避免干扰峰：在设置扫描范围时，应该尽量避开与目标元素m/z值相近的干扰峰。例如，在分析钾（K）时，钙（Ca）的同位素（Ca-40）可能与K-40的m/z值接近，这时候可以通过设置不同的m/z范围来避免干扰。

• 反应/碰撞池模式：iCAP Q ICP-MS支持反应池（reaction cell）和碰撞池（collision cell）模式，这可以有效去除干扰离子。在这两种模式下，通过气体的引入，可以改变某些干扰离子的化学性质，使它们不再与目标元素的离子发生干扰。通过反应池模式，干扰离子被转化为其他化学形式，从而避免了对目标元素的干扰。在设置扫描范围时，可以考虑使用这些技术来去除已知的干扰离子。

2.3 扫描范围的选择方法

设置m/z范围时，有几种常见的方法：

• 扫描模式：可以设置为全扫描模式（Full Scan）或选择性扫描模式（Selected Ion Monitoring, SIM）。全扫描模式通常用于分析多个元素或同位素，可以通过调整m/z范围来覆盖所有目标元素。而选择性扫描模式适用于分析某一特定元素的同位素，它能够提高灵敏度并减少基体干扰。

• 自动设置：赛默飞iCAP Q ICP-MS提供自动m/z范围设置功能，根据用户选择的元素，仪器会自动生成推荐的扫描范围。用户可以根据实际需求对范围进行微调。

2.4 设置扫描速度和分辨率

m/z范围的设置不仅仅涉及扫描的区间，还与扫描速度和分辨率有关。ICP-MS的扫描速度和分辨率对信号的准确度和灵敏度有重要影响。过高的扫描速度可能导致信号的丢失，而过低的扫描速度则可能导致仪器效率低下。设置适当的分辨率和扫描速度，可以平衡灵敏度和分析效率。

• 扫描速度：在全扫描模式下，扫描速度是指质谱仪在一定时间内扫描的m/z区间。一般来说，较快的扫描速度能够提高分析速度，但可能会导致较低的灵敏度。因此，需要根据样品的复杂性和目标元素的浓度来选择合适的扫描速度。

• 分辨率：分辨率越高，仪器能够分辨出m/z值相近的离子，减少干扰。通常，ICP-MS的分辨率可以调整为低分辨率、中分辨率或高分辨率。高分辨率可以提高目标信号的质量，但会降低扫描速度。

2.5 参考标准与质量控制

在设置m/z范围时，参考标准样品和质量控制（QC）样品是不可忽视的。使用标准溶液和质控样品来验证m/z范围的设置是否合适，确保扫描覆盖了所有目标元素及其同位素，且无干扰信号。

3. 如何在赛默飞iCAP Q ICP-MS中设置m/z范围

3.1 选择元素

首先，打开赛默飞iCAP Q ICP-MS的控制软件，在主界面中选择要分析的元素。在选择元素时，可以通过软件的元素列表选择目标元素，或者输入特定的元素符号或同位素。

3.2 设置扫描模式

选择扫描模式时，用户可以选择全扫描模式或SIM模式：

• 全扫描模式：适用于复杂样品的分析，可以选择较宽的m/z范围来覆盖所有目标元素。

• SIM模式：适用于单一元素的分析，用户可以精确设置目标元素的m/z值，提高灵敏度。

3.3 设置m/z范围

在控制软件中，选择“设置m/z范围”选项，手动输入目标元素的m/z值。根据分析需求，可以设置扫描范围的起始值和结束值，确保覆盖所有目标元素及其同位素。在设置时，尽量避免设置过于宽泛的范围，以免增加干扰和背景噪声。

3.4 设置分辨率和扫描速度

在设置扫描范围的同时，可以调整分辨率和扫描速度。较高的分辨率适用于目标元素的同位素分析，而较低的分辨率则适用于多元素同时分析。根据样品的需求，调整这些参数，以获得最佳的分析效果。

3.5 校准与验证

设置好m/z范围后，通过使用标准样品进行校准，检查仪器是否能够在设定的范围内准确地检测目标元素的信号。如果校准结果显示偏差较大，可以适当调整m/z范围，确保准确性。

4. 注意事项与常见问题

4.1 避免过宽的m/z范围

尽管设置较宽的m/z范围可以扫描更多的元素，但过宽的范围会增加仪器的背景噪声和干扰信号，影响分析结果的准确性。理想的m/z范围应该根据目标元素的数量和类型进行优化，避免无关元素的干扰。

4.2 动态范围和灵敏度平衡

在设置m/z范围时，要兼顾动态范围和灵敏度。过宽的扫描范围可能会导致灵敏度下降，因此，在多元素分析时，应综合考虑每个目标元素的浓度和干扰情况。

4.3 反应池与碰撞池的选择

在面对复杂基体时，选择反应池或碰撞池模式进行干扰消除，能够有效减少基体干扰，提高信号的准确性。此时，扫描范围的设置要充分考虑这些辅助模式的作用，避免干扰离子的产生。

5. 结论

在赛默飞iCAP Q ICP-MS中，正确设置元素扫描的m/z范围是确保分析结果准确性的关键步骤。合理选择扫描范围不仅能提高分析灵敏度，还能有效减少基体干扰和其他信号的影响。通过了解目标元素的m/z值、设置适当的扫描模式、调整扫描速度和分辨率，并通过标准溶液进行校准，操作人员可以获得更精确的分析结果。