什么是ICP-MS调谐、优化，为何要做？

ICP-MS调谐和优化是通过调整仪器的参数，从而保证仪器“准确得达”到预期的灵敏度和干扰水平的一系列操作。调谐和优化是两个过程，很多人习惯统一都说“调谐”。

调谐（tuning）是对主四级杆的优化，主要指标是10%的峰宽和目标质量数的偏离程度，主要解决是准确的问题。一般来说偏离0.05amu以内，10%峰宽0.65-0.8amu。不同仪器调谐频率不同。PE的仪器官方一般建议在通过优化无法恢复灵敏度时，或者在四极杆电源电子系统发生变化时才调谐，几个月都不会调谐；而安捷伦一般每天都会进行调谐。下图是安捷伦日常调谐的图。这个tuning一般都是选择低中高选择若干个元素进行调谐，然后通过一定的算法即可实现全质量数的调谐。

优化（optimize）则是要在一定干扰水平的前提下，实现灵敏度最大化的目的。这里主要包括部分：首先ICP部分具体包含：RF功率，矩管位置，稀释气流速、雾化气流速、辅助气，等离子体气和采样深度；第二透镜系统（碰撞反应池）；最后检测器系统：检测器电压和双检测器电压。之所以把碰撞反应池放到透镜系统里面，是因为碰撞反应池也会显著影响离子传输效率。当然各个项目频率是不一样的，不需要每天都做，下文详细说各个优化的项目。

ICP部分的优化

这个部分是ICP-MS的离子源，产生离子的地方，也是部分干扰产生的地方。先说RF功率：电离的能量来源，之所以ICP可以高温解离气溶胶，是因为有RF线圈提供的能量，一旦消耗能量过大，提供能量供给不上，ICP就无法维持而熄火。所以，除了冷等离子体技术的适用情形外，我建议绝大多数情况下，还是把功率开大一些为妙，比如直接1600W。需要特别说明的是：优化仪器是要先定下来一些参数的，否则，那就优化不完了。不是危言耸听，以ICP部分为例，涉及到七个参数，如果每个参数有十个变化量，组合一下就是100W个条件！

辅助气，等离子体气这两个流速一般先按仪器默认可。等离子体气可以设定得稍微大一点，道理和RF功率类似，一般16L/min左右。辅助气则可以在所有条件优化好的情况下，最后进行一个小幅度的优化。安捷伦的仪器一般要通过信号检测，手动改变条件去做；PE则有专门的优化程序，且优化程序可编辑。

炬管位置是等离子体相对于锥孔的位置，因为锥口不是完美的，ICP火焰也不是完美的。所以，离子束传输最优的位置，并不是炬管中心在锥口圆心而是在锥口附近的某一位置。随着锥口的腐蚀老化，相对于锥口中心的位置也会越来越偏。因为锥口的状态和安装在仪器上的角度每天都会变化，所以这个优化每天都要做。甚至于在进了某些高基体样品时，由于锥口有固体的不断沉积，导致测试信号会越来低。如果到达锥口的样品固体总溶解量TDS是一致的，那锥口越大，提取到的离子束直径越大，覆盖在锥口的固体沉积物，影响肯定是越小的，信号漂移肯定是越小的。这是个浅显的道理。但是，锥口大，就必须有更强大的真空系统，来维持接口系统的真空。因为真空系统价格昂贵，在这一点上实际上是仪器成本VS仪器稳定性的一个平衡。

采样深度（Torch Sampling Depth）：指的是炬管到锥口的相对位置，当锥采集ICP更内部，温度更高的部分时，往往氧化物比例会更低，但是因为在ICP里面的时间变短，灵敏度也会下降，需要取一个平衡点。另外一个点：采样较深的时候，低质量数元素的灵敏度往往较高，因为路程短了，空间电荷效应有所缓解。这个调谐仅在需要将氧化物调节到极致或需要提高低质量数灵敏度的时候才会用到。

稀释气（或makeup gas）与雾化气：这两个流速要成对出现才有意义。据我观察，稀释气一般在0.2-0.6为宜，另外稀释气由于会增大记忆效应，我建议一般不要超过0.3。当然，你要是不涉及到易残留元素，可以不考虑这一点。具体怎么优化呢？简单一点：我建议直接设定稀释气为0.3，再去优化雾化气，设定好氧化物范围即可。如果想要把工作做得很细致且没有容易残留的元素，可设定0.2-0.6之间，再去优化雾化气。如果是经常做高基体样品，一般将氧化物控制到1.2%即可。如果是超高基体，那可以在此基础上增大稀释气减小雾化气，增大减小的程度根据内标波动程度和信号大小决定。NexION1000/2000上把稀释气称作AMS气，即全基体溶液进样对应的是安捷伦7900UHMI系统。在线稀释功能是很好的一种技术，前面写了很多东西，不再赘述。另外因为有这个系统的存在，从而造成了一些偷换概念的说法，比如仪器耐高盐25%，其实客观来看，实际上是在ICP前面进行了稀释，达到锥口的盐分是很低的。

如前文所说，优化好之后可以反过来再优化辅助气等参数。这样就是极致的优化过程了。回归现实，为了节省时间，日常维护其实除了炬管位置必须优化之外都不需要优化，但是，因为雾化器状态无法保证一点点都不堵塞，一般建议雾化气流速可以隔三差五得优化一下。

透镜系统（碰撞反应池）

其实这部分靠仪器自动完成即可，因为很多的PE用户对于QID-KED不了解，只是日常调谐QID/STD-DRC，时间长了，会发现强度越来越低，性能检查又是正常的，一脸懵。日常用KED模式做实验，仪器会调用仪器的KED的条件。这个电压会随着使用发生一些变化，你调谐的QID/STD-DRC是用不上的，就导致仪器灵敏度下降严重，所以特别强调一下。

碰撞反应池，里面的电压一般不需要调，如果你对仪器比较了解，可以做一些微调。比如在PE的碰撞反应池里，改变一下池偏置电压CRO配置电压，再设置好指标，去优化主四级杆偏置电压。碰撞模式下，一般来说和调大碰撞气的效果大同小异，不会有太大的变化。建议直接改变碰撞气流速就行了，因为你调谐半天可能发现作用微乎其微。反应模式的优化见我之前的文章，不再赘述。

检测器系统

检测器随着使用，会逐渐损耗，如果经常做样建议一个月优化一次。可以认为：性能较好的时候，可以将所有到达的离子检测到，当他逐渐不在最佳电压的时候，会无法很好得检测到千辛万苦抵达检测器的离子。所以一两个月优化一次检测器是必要的。这里有个很重要的点：有些人习惯将电压手动调得低一些，认为可以起到保护检测器的作用，我觉得没有必要。与其这样保护，不如将氧化物降低，这样一来干扰生成的少了，引入到仪器里的样品量也少了，对仪器也是起到了保护作用。每次优化以后要切记优化双检测器，这是必要的。其实，如果是PE的仪器我觉得，可以通过RPq和RPa将高浓度离子拦截在UCT之前一大部分这样更合理一些，拦截的原理其实简单：分辨率越高，灵敏度越低，UCT是个短四级杆，将分辨率提高自然可以将灵敏度降低，很关键的是：每个元素可以差异化得设置这个带通，这是电子稀释的原理，轻松实现高低浓度同时测。

总结一下高盐基体的如何做日常优化

初次摸索性调谐：以PE为例，将AMS设置为0.3ml/min，RF 功率1600W，将氧化物指标设置为1%左右，去优化雾化气流速。然后去优化采样深度，选择一个In灵敏度合适，氧化物较低的位置，这个过程需要经验，但也简单氧化物下降一定幅度就平衡了，而灵敏度确实下降确实直线下降的。最后一步再去优化雾化气流速即可。

以此为基础：以后优化就是一键优化了：雾化气流速范围尽量小一些，Step也小一些，很多一直从最低0.8一直调到1.2.真的是没有必要。其实这个流速不是为了优化，更是为了监测仪器雾化器是否正常。当然通过背压也可以，但是这种调谐更为合理，因为如果出现问题，会有数据可以参考。

调谐最常见的问题

先说干扰异常：我们知道，双电荷和氧化物这两种干扰一般是通过70和156来判断的，但是70和156本身就有同量异位素等质谱干扰。70：Zn、Ge、ClO2等等，156则有Dy，Gd，LaOH等等。当仪器系统污染，而没有彻底清洗；或者调谐液本身就污染了。这些情况是不可能通过优化解决的，要不就直接用上次的条件直接做，要不就彻底排查解决。

关于灵敏度异常偏低：首先检查你的调谐液是不是正常吸入的。还有一种情况很常见：很多人老忘记卡泵管，等后面发现了再卡上，可能会造成炬管里已经积液了，但是ICP火焰没有熄火。所以当你发现灵敏度特别低的时候，先熄火检查一下吧。注意，一般不建议调检测器，因为灵敏度不可能一天就发生很大变化的。检查雾化气是不是堵塞了，PE因为没有制冷，比较容易观察；其他厂商则需要把雾化室外面的制冷系统拆开确认。如果是锥，透镜脏了也可能是造成这种情况，要养成高基体样品进样后及时维护的习惯。