一、校准曲线的基本原理

校准曲线法是基于已知浓度标准溶液的分析结果，通过拟合标准溶液的浓度与测得信号之间的关系，建立数学模型（即校准曲线）。该曲线通常为直线或者经过原点的直线，符合浓度与信号强度的线性关系，常采用线性回归法进行拟合。

在ICP-MS分析中，校准曲线的建立步骤如下：

1. 准备标准溶液：选择多个已知浓度的标准溶液，这些溶液中包含了待测元素的已知浓度。标准溶液的浓度应覆盖待测样品中元素的预期浓度范围。

2. 测量标准溶液的信号：用iCAP Qc ICP-MS测量这些标准溶液中元素的信号强度，通常会得到对应元素的离子信号强度或离子比（m/z）。

3. 建立校准曲线：将标准溶液的浓度与测得的信号强度（或离子比）进行对比，采用线性回归方法，建立浓度与信号强度之间的关系曲线。

4. 校准曲线的应用：在分析未知样品时，通过样品中元素的信号强度，利用校准曲线进行浓度计算。基于信号强度和校准曲线的数学模型，能够推算出样品中元素的浓度。

二、iCAP Qc ICP-MS的校准曲线建立过程

在iCAP Qc ICP-MS中，建立校准曲线需要按照以下步骤进行操作：

1. 选择合适的标准溶液

为了确保校准曲线的准确性和可靠性，首先需要准备合适的标准溶液。标准溶液的浓度应根据待测样品中元素的预期浓度范围来选择。通常，标准溶液的浓度会覆盖样品中元素的浓度范围，并且浓度点数应足够，最好至少有五个不同浓度的标准溶液。

标准溶液的浓度通常使用以下几种方式来制备：

• 单元素标准溶液：每个标准溶液只包含一个待测元素，适用于多元素分析时的单独元素校准。

• 多元素混合标准溶液：在一个标准溶液中包含多个待测元素的已知浓度，适合一次性测量多个元素。

对于不同的元素，其标准溶液浓度也可能有所不同，通常应参考国际标准或前期实验数据来确定浓度范围。

2. 标准溶液的稀释与制备

制备标准溶液时需要注意操作的准确性，尤其是在稀释过程中，误差会直接影响最终校准曲线的准确性。一般采用精密的移液管或自动滴定仪来进行溶液的稀释与制备。在稀释过程中，确保所用溶剂的纯度，避免引入杂质。

为了减少操作误差，稀释时可以采用以下方法：

• 先将高浓度标准溶液稀释成一定比例，然后将其分配到多个瓶中，最终稀释成不同浓度的标准溶液。

• 使用精密的仪器，如自动化稀释系统，来确保标准溶液浓度的准确性。

3. 选择适当的分析条件

在建立校准曲线之前，需要根据待测元素的性质来设定iCAP Qc ICP-MS的分析条件。这些条件包括：

• 等离子体功率：等离子体功率通常设定为1400 W左右，这样能够保证样品的完全离子化，但也要注意过高的功率可能引起某些元素的过度离子化。

• 气体流量：氩气流量直接影响离子源的稳定性，一般设置为0.9 L/min。

• 分析模式：通常使用单离子监测模式（SIM）进行分析，这样可以提高灵敏度和检测精度。

• 碰撞池：根据待测元素的性质，选择是否启用碰撞池或反应池，减少基体效应和干扰。

4. 测量标准溶液的信号强度

用iCAP Qc ICP-MS对已制备好的标准溶液进行分析，测量每个标准溶液中目标元素的信号强度。ICP-MS通过检测每个元素的特征离子（通常是元素的最强同位素），并记录其强度来进行定量分析。

此时，iCAP Qc ICP-MS会产生一个质量谱，展示不同质量的离子信号。对于每个标准溶液，记录下目标元素的离子信号强度（通常为峰高或峰面积），这些数据将用于后续的校准曲线拟合。

5. 建立校准曲线

使用标准溶液的浓度和对应的信号强度数据，采用线性回归方法来拟合校准曲线。线性回归方法可以通过最小二乘法计算出最佳拟合直线，公式通常为：

$$y=mx+b$$

其中，$y$为信号强度（或离子比），$x$为溶液浓度，$m$为斜率（代表信号强度与浓度的比例关系），而$b$为截距（理想情况下，截距应为零，表示浓度为零时信号强度为零）。

当得到校准曲线后，可以通过曲线的斜率来反映元素在不同浓度下的响应度。一般来说，理想的校准曲线应具有较高的相关系数（R2R^2R2接近1），表明浓度与信号强度之间的线性关系良好。

三、样品分析与元素浓度计算

在完成标准溶液的校准曲线建立后，iCAP Qc ICP-MS就可以用于分析未知样品中的元素浓度。其基本步骤如下：

1. 进样与测量

在分析样品之前，需要将样品预处理并溶解为适合ICP-MS分析的液体样品。样品可能需要稀释或使用内标校正。在iCAP Qc ICP-MS中，通过自动化进样系统将样品导入离子源进行分析。

样品中目标元素的信号强度将被实时检测，并生成谱图。通过比对谱图中的信号峰位置与校准曲线进行数据处理，最终得到样品中各元素的浓度。

2. 内标法与校准

为了消除分析过程中的基体效应和仪器漂移，通常在样品中加入内标元素（如铟或铅）。内标元素的浓度已知，且与目标元素具有相似的离子化效率和检测条件。

在分析过程中，通过内标元素的信号强度与目标元素的信号强度进行比对，消除基体效应的影响。内标的浓度常常与待测元素浓度成比例，应用内标校正可以提高分析结果的准确性。

3. 浓度计算

通过校准曲线和样品的信号强度，可以利用以下公式计算样品中目标元素的浓度：

Csample=(ysample−b)mC_{\text{sample}} = \frac{(y_{\text{sample}} - b)}{m}Csample=m(ysample−b)

其中，CsampleC_{\text{sample}}Csample为样品中元素的浓度，ysampley_{\text{sample}}ysample为样品测得的信号强度，$b$为校准曲线的截距，$m$为校准曲线的斜率。

如果使用了内标法，则可以通过以下公式进行校正：

Csample=(ysample−b)m×yinternal standardCinternal standardC_{\text{sample}} = \frac{(y_{\text{sample}} - b)}{m} \times \frac{y_{\text{internal standard}}}{C_{\text{internal standard}}}Csample=m(ysample−b)×Cinternal standardyinternal standard

其中，yinternal standardy_{\text{internal standard}}yinternal standard为内标的信号强度，Cinternal standardC_{\text{internal standard}}Cinternal standard为内标的已知浓度。

四、校准曲线应用中的注意事项

1. 标准溶液的质量控制：标准溶液的制备应严格按照规定的浓度范围进行，并保持标准溶液的新鲜度。长期保存的标准溶液可能会发生降解或浓度偏移。

2. 校准曲线的验证：在分析样品之前，应通过测量一组标准溶液来验证校准曲线的准确性。如果发现偏差过大，可能需要重新建立校准曲线。

3. 分析条件的一致性：在建立校准曲线和分析样品时，应确保ICP-MS分析条件一致，包括等离子体功率、气体流量、分析模式等，避免因操作不一致导致结果偏差。

4. 适当的稀释和预处理：对于高浓度样品，应根据浓度范围对样品进行适当的稀释，确保样品的信号在校准曲线的线性范围内。

五、总结

通过iCAP Qc ICP-MS建立校准曲线并进行元素浓度的计算，是精确分析样品中元素含量的核心步骤。通过标准溶液的制备与分析，可以建立准确的浓度与信号强度之间的线性关系，从而推算未知样品的元素浓度。在进行元素分析时，注意控制标准溶液的质量、保证分析条件的稳定性以及适当使用内标法进行校正，可以有效提高数据的准确性和可靠性。