一、空气干扰的来源与类型
空气干扰主要是指来自空气中的氩气、氮气、氧气、二氧化碳等成分，在 ICP-MS 测量过程中与分析元素发生相互作用，导致目标元素信号失真或背景噪声增加。空气中的分子在进入等离子体时，可能会与样品中的离子发生碰撞或共振，进而影响目标元素的信号。
1.1 氩气干扰
氩气是 ICP-MS 中用于生成等离子体的主要气体。氩气本身在质谱中也会产生离子（如 Ar+、Ar2+ 等）。这些氩气离子可能与目标元素离子有相同或相似的质荷比（m/z），从而产生信号重叠，导致目标元素的测量结果受到影响。例如，氩气离子 Ar+ 与钾（K+）的同位素 40K 具有相同的质荷比，这样就会造成钾元素信号的干扰。
1.2 氮气和氧气干扰
氮气（N2）和氧气（O2）是空气中的另一对常见干扰源。它们在等离子体中与其他元素反应，生成多种带电离子。例如，氧气离子（O+）与某些过渡金属的同位素，如钴（Co+）或铬（Cr+）的同位素可能具有相似的质荷比，导致它们的信号重叠，产生干扰。
此外，空气中的二氧化碳（CO2）也可以通过与氮气或氧气的反应形成负离子（如 CO3-），这些离子会对质谱信号造成干扰。
1.3 电子和离子共振干扰
在 ICP-MS 中，由于等离子体的高温环境，空气中的分子离子和目标元素离子之间可能发生共振或电子交换现象，导致信号的交叉干扰。例如，空气中某些分子离子可能与目标元素的离子具有相同的电子结构，进而干扰其信号的测量。
1.4 基质效应
高浓度的基质成分可能引起背景干扰，尤其是在高盐样品中。某些基质离子可能与空气中的氩气离子发生共振，增加背景信号并降低目标元素的离子化效率，从而引起干扰。
二、避免空气干扰的措施
为了减少空气干扰的影响，iCAP MX ICP-MS 提供了多种方法来优化分析过程并减少干扰。通过优化仪器设置、选择合适的分析条件、使用反应模式和碰撞模式等技术手段，可以有效避免空气干扰。
2.1 优化等离子体和气体流量
等离子体的稳定性和氩气流量直接影响 ICP-MS 中的干扰。适当调整等离子体功率和气体流量是减少空气干扰的关键步骤。
优化等离子体功率：适当降低等离子体功率可以有效避免氩气等离子体的过度电离，从而减少氩气离子对信号的干扰。通过降低功率，可以减小氩气离子与目标元素之间的离子竞争，减少信号重叠。
调整气体流量：氩气的载气流量和辅助气流量也需要适当调整。较低的气体流量可能导致等离子体不稳定，增加干扰信号；而过高的气体流量可能导致氩气离子浓度过高，增加信号重叠的概率。通过优化这些流量参数，可以最大程度地减少气体干扰。
调整碰撞/反应气体流量：在进行多元素分析时，碰撞/反应气体（如氮气、氩气等）可以有效地减少由气体干扰引起的信号重叠。增加碰撞气体流量有助于减少由氩气离子引起的干扰，尤其是针对像钾、钙、铝等元素的干扰。
2.2 选择合适的质量窗口和分辨率
ICP-MS 中的质量分析器对信号分离起着至关重要的作用。通过选择合适的质量窗口和分辨率，可以有效避免同位素重叠以及气体干扰。适当调整质量分辨率可以确保仅收集目标元素的信号，排除由于氩气或氮气等产生的干扰信号。
增大质量分辨率：通过提高质量分辨率，仪器可以更好地分离目标元素离子和干扰离子。例如，氩气离子和目标元素之间的质量差异可能较小，通过提高分辨率可以减少信号重叠，避免干扰。
调整质量窗口：适当缩小质量窗口的范围，可以减少不必要的离子信号的干扰，特别是在信号接近的元素之间。
2.3 使用反应模式和碰撞模式
iCAP MX ICP-MS 提供了反应模式和碰撞模式，这两种模式可以有效抑制由于氩气和空气分子引起的干扰。
反应模式：反应模式通过引入气体（如氧气或氨气），将干扰离子转化为不干扰的产物，从而减少干扰。例如，使用氧气可以将氩气离子与目标元素离子分离，消除氩气对钾（K）信号的干扰。反应气体可以与干扰离子发生反应，改变其质量，从而避免信号重叠。
碰撞模式：碰撞模式通过使用碰撞气体（如氩气）将干扰离子通过碰撞去除，减少干扰信号的影响。例如，在碰撞模式下，氩气可以与样品中较重的离子发生碰撞，将其能量消耗掉，减少干扰。
2.4 选择合适的分析同位素
在一些情况下，目标元素的同位素可能与空气中干扰离子的质荷比相同。选择合适的同位素进行分析可以避免同位素重叠引起的干扰。例如，选择不同的同位素进行分析可以绕开与氩气离子或氮气离子重叠的峰，确保信号的准确性。
例如，选择铅（Pb）的 204Pb 作为分析同位素，因为它的质荷比与氩气离子 Ar+ 不会发生重叠，避免干扰。
2.5 清洁和维护仪器
空气中的分子和氩气离子可能在长期使用中积累在 ICP-MS 的喷雾室、雾化器、离子源等部件上，造成仪器污染，进而影响信号质量和分析精度。定期清洁和维护仪器是避免空气干扰的重要措施。
定期清洁喷雾室和雾化器：喷雾室和雾化器是样品引入的核心部件，它们容易被基质沉积物和空气中的杂质污染。定期清洗和更换这些部件，可以保持仪器的灵敏度和稳定性。
检查并更换消耗部件：例如，离子源和离子透镜等部件可能因长期使用而受到污染，影响信号的传输和检测。通过定期检查并更换这些部件，可以减少由于部件老化或污染引起的干扰。
2.6 采用质量校正和内标法
在多元素分析中，使用内标元素来补偿仪器漂移和基质效应，也能有效减少空气干扰。内标元素具有与目标元素相似的物理化学性质，可以与目标元素的信号一同监测，从而校正因空气干扰引起的信号变化。
通过内标元素的定量测量，可以实现对目标元素信号的准确校正，特别是当目标元素受到空气干扰或基质效应影响时。
三、总结
空气干扰是 iCAP MX ICP-MS 分析中常见的问题，特别是氩气、氮气、氧气等空气分子引起的干扰。为了确保分析结果的准确性和可靠性，可以采取一系列优化措施，如调整等离子体功率和气体流量、选择合适的质量窗口和分辨率、使用反应模式和碰撞模式、定期清洁和维护仪器等。这些措施有助于减少氩气和空气中的其他分子对目标元素信号的干扰，从而提高 ICP-MS 的分析精度。在实际操作中，通过合理选择仪器设置和分析方法，可以有效避免空气干扰，确保 iCAP MX ICP-MS 在多元素分析中的稳定性和可靠性。
