ICP-MS仪器操作.doc

WORKING INSTRUCTIONS工 作 指 导 书Method Name方法名称Subject：NexION 300X型电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)仪操作规程Doc. No.文档号-1开机注意事项 1. 1检查气体纯度： - 氩气 Ar99.996%, 或更高-碰撞气He 99.999% 1.2 准备充足的工作气体： - 氩气：气罐中Ar实际容量5% - DRC, KED气体：使用量非常小，DRC一般0.11.2ml/min, KED2 5ml/min 1.3 检查气体压力. 氩气 90110 psi /碰撞气: 15(+-5) psi/反应气 : 15(+-5) psi1.4检查炬管及接口是否清洁并且完好 - 如果炬管上有固体的沉积则需要清洗或者更换炬管 - 如果炬管变形需要立刻更换炬管 - 炬管的清洗可以使用稀硝酸或者异丙醇、丙酮等有机溶剂浸泡或超声清洗 - 如果锥变脏，则需要将锥拆下进行清洗或者更换干净的锥体，可以使用棉签沾取2%稀硝酸擦拭锥的表面，或者使用异丙醇、丙酮等有机溶剂进行超声清洗。清洗完成后用去离子水进行冲洗。清洗前请将O型圈取下，酸或者有机溶剂会导致O型圈使用寿命变短。 - 检查采样锥垫圈及O型圈是否完好，如果发现裂痕或者破损，则需要更换新的采样锥垫圈或者O型圈。 1.5 检查RF线圈，如果发现线圈锈蚀或者破损，请咨询工程师后进行更换或者清洗。 1.6 检查蠕动泵管的状态。如果出现明显的磨损，或者破裂则需要立刻更换泵管。更换泵管后注意蠕动泵的转动方向，确定进液和排液正确。 1.7 检查冷却水是否工作正常，确保循环水无变色或者菌类滋生。 1.8检查冷却水，压力，温度。 - 水量：70-80的总体积 - 压力：45.65 psi - 温度：18 2 1.9在准备开机点火工作之前确定NexION已经处于Ready状态;仪器面板左侧的LED 灯呈绿色开启状态。 1.10打开NexION软件，在仪器运行界面查看“仪表”参数，确定真空度是否正常，通常仪器待机状态的真空度为5.0e - 007托尔及以下。如果真空正常，可以通过软件开启等离子体，通常等离子的点火是在点击等离子体Strat按钮以后60秒，然后在20秒之内稳定，并且打开真空阀门。 1.11使用2-5硝酸对仪器清洗10分钟，等离子体点火以后，仪器的真空度一般为 1.0e - 006托尔或者更低。 1.12仪器的优化 (SmartTune 智能优化向导) 在程序菜单依次激活Realtime, RptView, SmartTune, Conditions菜单，通过调整窗口位置使所有窗口都很容易看到，确定仪器正在吸入的Setup溶液中包括如下元素：Li, Be, Mg, Fe, In, Ce, Pb, U，然后依次进行如下项目的优化： Torch Alignment Torch Sampling Depth Nebulizer gas flow STD/KED NEB QID STD/DRC QID KED mode (如果需要使用到) Daily performance Check 1.13仪器的日常性能检查主要提供仪器状态的参考，用户应该根据不同的分析要求判定仪器的性能状况，日常性能检查达到要求即可进行样品测试。 1.14创建分析方法，建立运行列表（如果有自动进样器），选择报告模板，并在Dataset中创建数据保存目录。 1.15在测定之前使用2%5%HNO3对仪器进行清洗，然后依次测定空白、标准系列，建立标准曲线，检查标准曲线，然后测定样品序列，即：Blank标准 1, 2, 3, 4 样品。如果有自动进样器，则可以在样品信息列表中进行设置：点击Batch IndexBuild Run list确认列表Analyze Batch，即可自动执行测试。 1.16分析完成后，使用2%5%HNO3对仪器进样清洗3至10分钟，然后取出进样管，排空废液，关闭等离子体。 1.17等离子体关闭30秒后，可以听到清晰的气阀关闭的声音，冷却气及KED气体阀门关闭。最后，松开蠕动泵管。关闭氩气、循环水。 1.18数据处理 2、Workspace (工作界面) 2.1什么是工作区？ 测定时，打开分析方法或者优化等窗口，然后用户可以根据自己的喜好调整各个窗口的位置，工作区即为用户自定义的视图界面，工作区可以保存为xxx.wrk文件，下一次你打开该文件时，你可以看到与次相同的视图界面。 2.2.创建工作区, 定量分析的工作区文件 依次打开想要看到的窗口，并设置窗口模式： Sample: Manual, Realtime: Numeric, CalibView, RptView: Quant Summary.rop 完成后点击 File Save Workspace As.保存工作组. 3. 检查工作区的配置，如下图，点击左侧垂直菜单R型淡蓝色图标确认使用的各方法、文件目录、报告模板、仪器参数文件等. 3. NexION300 ICP-MS 开、关机/重启 3.1仪器关机 ICP-MS的电源开关和真空上的ON/OFF按钮位于左后方。 3.2开机顺序 主机电源Instrument. 射频发生器电源RGF . 按下Vacuum按键大约2秒。5分钟左右，ICP-MS主机左上角面板在绿色的LED前灯开启，指示仪器真空到达Ready状态。 3.3 ICP-MS 重启 关闭电脑关闭真空关闭主机检查电缆连接开主机电源打开真空打开电脑10分钟左右ICP-MS Ready 运行电脑NexION 程序检查真空 e-7 torr ( x 10-7 torr) 如果真空度达到要求即可点燃等离子体，运行样品测试。4. NexION300 ICP-MS 分析前的检查与点火 4.1检查Ar气总量不低于气瓶总量的10%或者总压力不低于90110 Psi 4.2打开冷却水， 并检查水量是否足够，并确保循环水颜色没有变化 4.3电脑开机/运行NexION 在 Instrument 窗口检查仪器状态 4.4打开ICP-MS 顶盖 4.5在ICP-MS 左侧面板上按下Cone Access按钮，可以观察到LED指示灯连续的闪烁，同时进样平台自动向外移动。 4.6向外打开炬箱 4.7打开炬箱，检查炬管、线圈、锥、垫圈等是否完好，确认完成以后关上炬箱，直到Cone access LED灯亮。 4.8确认蠕动泵管完好、并且连接正常。 4.9检查DRC, KED气体 4.10点燃等离子体。NexION可以通过软件中Instrument界面Plasma点燃或者关闭等离子体，也可以通过主机控制面板上的Plasma ON按钮打开或者关闭等离子体。 4.11Plasma点燃以后将样品管放入 25% HNO3溶液中冲洗10分钟。 如果已经联接好自动进样器请打开NexION软件，进入DeviceAutosampler Autosampler Type, Tray Name 确认Initialize 测试自动进样器是否正常。 5. NexION300 ICP-MS关机 5.1吸入 25% HNO3 10分钟。 5.2将进样管从溶液中取出，排空雾室中的残留溶液，点击Plasma Stop 5.3松开进样泵管、排液管 5.4仪器进入待机状态，关闭氩气、He气、DRC气、关闭循环水。 6. NexION Software图标菜单介绍 6.1Method / 方法：在Method/方法界面，可以设置需要分析的元素或者质量数，并设置不同元素/质量数的测定模式(Standard, DRC, KED),数据采集模式(Pulse, Analog, Dual), 标准系列, 进样时间, 报告输出等内容的设置。仪器提供的分析方法有5种，包括: 定量分析方法(Quantitative), 半定量分析(Total-Quant), 同位素比值 (Isotope Ratio), 同位素稀释 (Dilution), 和纯数据采集(Data Only Method) 等。 - Sweep: 扫描次数 - Int Std: 内标(Internal standard)可以对部分元素或者全部元素设置内标。 - Scan Mode: 扫描模式(Peak hopping mode: 跳峰 / Scan mode: 扫描) - MCA Channel: 扫描通道数， Peak hopping / 跳峰模式MCA Channel =1； Scan mode / 扫描模式MCA Channel = (120）. - Dwell Time:停留时间 - Integration time: 积分时间， Dwell time乘以Sweep. (Sweep: 30, Dwell Time: 50 . 1500ms) - Correction: 干扰方程，在采用STD模式进行分析时同过方程式消除干扰，使用DRC模式时需删除。 - Mode: 分析模式(Standard, DRC, KED). - Cell Gas A, B: 气体流量设置. - RPa, RPq: DBT(dynamic band-pass tuning/动态带宽调谐) 标准模式 RPa= 0, RPq = 0.25；KED模式 RPq= 0.45；DRC模式 RPq= 0.250.8 6.2 Sample / 样品: 6.3 Dataset / 数据组: 数据保存目录 6.4 RealTime / 实时窗口: 实时窗口提供三种显示方式（Numeric/数值强度，Spectral/谱图, Signal/信号变化） 6.5 Interactive / 交互窗口: 提供仪器优化，数据比较等。 6.6 CalibView / 标准曲线: 6.7 RptOption: 报告选项. 6.8 RptView: 报告 6.9 SmartTune: 智能调谐 6.10 Conditions: 仪器参数 6.11MassCal: Peak hopping 质量调谐 6.12 DRCMD: DRC方法开发 6.13 Instrument: ICP-MS仪器状态信息 - Main: ICP-MS, Plasma & Vacuum On/Off, Cone Access - Diagnostics: 诊断ICP-MS详细的仪器参数 - Torch Position: 炬管位置 - Maintenance: 维护提醒 6.14 Devices: 设备管理，提供蠕动泵、自动进样器、FIAS等设备的控制 6.15 Scheduler / 定时开关: 6.16 Chromera: HPLC-ICP-MS联用分析软件模块. 7.左侧边栏快速操作选项 Quick Menu 8. SmartTune Wizard/ ICP-MS智能优化向导 - ICP-MS 优化开始之前先对甭管，喷油器，火炬，雾化器，雾化室，射频负载线圈进行检查，并检查锥状态，然后在点燃等离子体稳定10分钟以上。 8.1Daily Optimization / 日常的优化，常规优化项目. - 打开SmartTune窗口，同时打开RealTime等界面，如下图所示（RealTime，SmartTune， ReportView：SmartTune AutoCheck.rop） - 在SmartTune 窗口Edit List中添加如图优化项目. - SmartTune Wizard 选择 Use Manual Sampling选项框. 如果选择用自动进样器自动优化则不需要选择。 - Daily optimization solution (N8145051_1 ppb Li, Be, Mg, Fe, In, Ce, Pb, U)准备日常性能检查溶液(N8145051_1 ppb Li, Be, Mg, Fe, In, Ce, Pb, U)。 - 从列表中选择Daily Performance Check项目，右键点击，选择快速优化，执行日常性能检查。如果日常性能检查中各项指标符合仪器使用条件则可以结束常规模式优化。 - 如果日常性能指标达不到分析要求，则依次进行Daily Performance Check 依次进行炬管准直，采样深度，日常性能检查，则依次执行Torch Alignment . Torch Sampling Depth . Nebilizer Gas Flow STD/KED. QID STD/DRC.Daliy Performance. 通过后，打开Conditions仪器条件参数窗口 . File . Save. - Nebilizer Gas Flow STD/KED 雾化器流量调节，可以看到气体流量的优化范围，可以进行手动调节以缩短优化时间。 8.2 DRC Optimization / 动态反应模式参数优化，该项目不需要用户经常调节. - 采用与日常优化相同的操作添加优化项目，或者直接打开DRC Voltages.swz文件. (SmartTune Wizard 窗口FileOpenDRC Voltages.swz) - 准备Daliy optimization solution/ 日常参数优化溶液(N8145051_1 ppb Li, Be, Mg, Fe, In, Ce, Pb, U). - 确认DRC 气体(氨气). - 按照优化项目列表依次选择相对应的调试溶液执行优化。 - 保存优化参数，打开Conditions仪器条件参数窗口 . File . Save. 8.3 KED Optimization / 能量甄别(碰撞)模式参数优化，该项目不需要用户经常调节. - 采用与日常优化相同的操作添加优化项目，或者直接打开KED Voltages.swz文件. (SmartTune Wizard 窗口 . File . Open . KED Voltages.swz) - 准备Daliy optimization solution/ 日常参数优化溶液 (N8145051_1 ppb Li, Be, Mg, Fe, In, Ce, Pb, U)和 KED Setup solution/KED 安装调试溶液(N8145052_1% HCl_10 ppb Co / 1ppb Ce)等调试溶液. - 确认KED 气体(He gas). - 按照优化项目列表依次选择相对应的调试溶液执行优化。 - 保存优化参数，打开Conditions仪器条件参数窗口 . File . Save. 9.新建分析方法 9.1 NexIon仪器软件Method界面用于查看并修改当前使用的方法。 9.2打开Method界面，然后从菜单栏中选择新建方法， FileNew Method. 9.3选择菜单中的File-New Quantitative Analysis，准备简历定量分析方法。 9.4新的分析方法如下打开后，在Timing卡片界面依次输入读数条件。 Sweep/Reading: 30 Reading/Replicates: 1 Replicates: 3 鼠标右键点击分析物（*）栏，激活元素周期表，选择需要测定的元素。 9.5查看元素的同位素，然后选择适当的同位素。通常选择同位素的标准为，同位素丰度较大，干扰物相对较小，可以通过质量校正方程或者采用DRC/KED工作模式消除同位素离子干扰。需要认真选择同位素的元素通常介于（K39Se80）之间。 常用样品分析中气体选择请参考如下列表。 *上述条件并非元素选择的标准，仅供参考。 9.6元素和同位素已完成的选择，为每个元素是选定一个特定的模式。mode（*）.点击右键.选择分析模式STD/DRC/ KED 检查各工作模式并设置相应的气体及RPq参数。 9.7在Calibration 标签内设定标准浓度及线性类型。 * External Std. / 外标法: 常规样品分析的选择方法，采用不同浓度的标准溶液，绘制一条标准曲线，然后进行样品的测试，得到样品的测试结果。适用于溶液中总盐分较低0.2%, 酸度5%的一般样品 。 * Std. Addition / 标准加入法: 在需要分析的样品中加入已知含量的标准溶液，依次测定样品、样品加标系列的强度，通过线性曲线中截距为0时的浓度值计算样品结果的方法。适用于基体复杂的样品，比如高盐分和高粘度，或者高基体的样品（水，血，氢氧化钠，氢氧化钾，氯化钠，硫酸，磷酸等） 8) Sampling /泵速设定：测样过程中延迟、冲洗等时间及泵速的设定 * 使用自动进样器时 Sampling 参数的设置 9.8保存方法文件. 9.9可以使用DRC MD软件窗口进行DRC parameters(gas flow, RPq)的优化. 打开 DRCMD窗口. 并打开(Method, RealTime, DRCMD)等窗口. 新建Data Only Method，并设置 Sweep/Reading 20. 在DRC Method Development窗口输入Acquire ID名称， 并且设置Cell gas通道(Gas A 或 B) . 设置气体流量优化范围 (0.11.2)和RPq优化范围 . 选择手动进样Use Manual Sampling. 准备一个基体空白溶液和一个基体加标溶液,在加标浓度窗口输入加标浓度。 执行Optimize, 结束后在Result中查看各元素最佳反应参数。 9.10方法中可以设置报告的输出。可以在方法中的Report选项中选择直接打印报告或者将样品结果输出为文件。 输出文件的格式由Report Option Template中选择的模板设置，Report Filename用于设置结果文件的输出及保存位置。 10. 样品分析 10.1手动分析 10.1.1打开/创建工作界面 Sample: Manual, Realtime: Numeric, CalibView, RptView: Quant Summary.rop 10.1.2选择工作文件 在快速分析栏中依次选择分析需要使用的方法、结果保存目录、样品信息、报告模板、仪器工作参数等工作文件。 10.1.3执行分析 对于外标法的分析，在Samples 界面依次测定 Blank . Standard 1,2,3. Samples等. 样品栏中可以输入样品识别码， Details图标中可以输入详细的样品信息，软件可以根据样品的称样量等制备信息帮助用户直接得出最终需要的样品分析结果. 对于标准加入法的分析，在Samples 界面依次测定Standard 1,2,3. Sample. 样品测试完成后软件输出样品的分析结果。如果样品基体一致，可以直接继续分析样品，如果样品基体不一致则需重新新建标准系列并重新执行测定操作。 10.2自动进样器分析 10.2.1打开工作界面并选择工作文件 10.2.2在Sample界面中选择Batch页面 创建样品序列Sample TemplateSample IDAuto Sampler PositionRange 以下是自动生成的样品列表。 选择分析模式 Measurement Action(*)， Run SampleRun Blank, Stds, and Samples. 选择分析方法 Method(*)执行Fill Down进行列填充。 设置冲洗时间 Wash Override(sec)6090秒，以清洗管路 10.2.3执行分析 点击Analysis Samples执行分析，或者选择需要分析的样品Build Run List， 11.内标分析方法 常见的内标元素有Sc、Ge、Y、Rh、In、Bi等元素，选择内标元素时不能使用样品中本来就有的元素，内标元素应不容易受到其它离子的干扰，并且尽量能够与被测元素性质相近。内标元素必须有一定的浓度，其产生的信号强度不应受到技术统计的影响。 - 创建方法 11.1选择需要测定的元素及选择的内标元素，设置各元素的测定模式及测定参数。 11.2选择需要设置为同一组的元素(工作模式相同，同一元素作为内标)， 菜单栏EditDefine Group 选择内标元素，并设置为内标。菜单栏EditSet Intern Std. 11.3同样的方法设置其他的组及内标。 11.4设置标准曲线浓度，不要设置内标元素的浓度。 检查并保存方法。 12.标准加入法 (Standard addition Method) 标准加入法可以用于复杂样品的分析，根据样品测定强度与样品浓度成正比关系的原理，通过在样品中加入不同浓度的标准并进行测定，得到一系列的与浓度对应的强度值，推算出样品的浓度。 - 创建方法 12.1打开方法界面，选择分析元素设置内标，设置标准加入法模式 Method CalibrationStd. Addtion， Curve typeSimple Linear. 12.2标准曲线及样品的测定顺序： 加标样品1. 2. 3未加标样品空白试样 12.3加标样品系列完成后在标准曲线界面可以看到加标系列的标准曲线。 13.半定量分析方法 / 质谱扫描方法 质谱扫描方法可以提供一定质谱范围内的离子强度的信息，可用于干扰离子的研究判定。软件自带的全质量扫描的分析方法根据常规离子强度及元素的天然同位素丰度，可以提供未知样品的全元素半定量分析。 13.1创建方法，打开Method窗口， FileNew MethodData Only. 打开数据查看界面(RealTime: Spectral mode, Samples, Data Only Method) 方法设置Method- Sweep, Reading, Replicate. 10,1,5 设置需要扫描的质量段 (Begin Mass, End Mass) Scan mode. Scanning, MCA Channel = 20, Dwell time 50. 14.重处理 - 再次确认结果时使用 - 查看修改标准曲线（浓度，类型，修改，添加和删除标准溶液）以后的结果 - 采用与测定过程不一样的分析模式时使用 (External Standard addition) 14.1打开Dataset 界面FileOpen需要再处理的数据组 14.2选择需要处理的样品，Sample ID Load 原始的测定方法或者标准曲线等 14.3对方法或者标准曲线进行必要的修改，并保存 14.4打开窗口(Dataset, CalibView, RptView) 14.5选择Sample ID: Blank, Standard 1. 2. 3Reprocess. 14.6查看标准曲线相关系数等信息。 Calibration View(Stats). 14.7选择需要重处理的样品，重处理. 查看重处理以后样品的结果。 15.数据报告 - 创建一个包括分析结果、强度、浓度等内容的简要的报告。 15.1打开Dataset, 调入方法、标准曲线 15.2在Dataset中选择需要报告的样品 15.3 DatasetSummary Report 选择需要报告的方式Printer / File - Summary by Analyte: 按元素名称排序 Sample: 按样品名称排序 - Output to Printer: 输出到打印机 File: 输出为文件，默认文件夹位置 (C:NexIONDataReportOutput.) 15.4处理数据，Reprocess. 5) 报告式样 软件输出文件可以通过office软件打开并查看，文件以逗号作为分隔符。 16.KED气体流量优化 16.1配置菜单如下所示。打开 RealTime, Method, Conditions 等窗口. 16.2调入方法 C:NexIONDataMethod KED Optimozation.mth 16.3进入优化条件。Conditions.Advanced Optimize 16.4 Advanced Optimize. Parameter Description.He gas A或B 16.5 Advanced Optimize. Parameter range Start: 4 End: 7 / Step value: 0.1 16.6 Optimization Criteria. Formula. ClO / Co 0.005 16.7 吸入KED优化溶液 (1% HCl base Co 10ppb, Ce 1ppb_PN: N8145052) 16.8 执行优化 Conditions . Advanced Optimize . Optimize 16.9 完成分析后，保存Condition文件 16.10使用KED模式时，KED参数会自动填充。 17. 检测器双模校正 - 检测器有脉冲和模拟两种工作模式 (Pulse, Analog mode)，脉冲模式的计数范围为0 2,000,000 cps(count per second)，而模拟的计数范围1,000 1,600,000,000 cps. 两种不同模式之间需要进行读数校正以得到0 1,600,000,000 cps全范围的正确读数。 17.1溶液 - 使用仪器的调试溶液 Dual Detector Calibration (N8145059_50 ppb Li, Mg, Al, Mn, Co, Ni, Zn, In, Ba, Ce, Tb, Pb, U). 除了以上元素，用户也可以自行添加感兴趣的添加到上述溶液中。 17.2校正 - 如下图所示 Dual Detector calibration，打开(RealTime: Numeric mode, SmartTune, Conditions) - 打开SmartTune Wizard . File . New . SmartTune Wizard . Edit List添加Dual Detector Calibration 项 - 吸入Dual Detector Calibration 溶液. - 执行Dual Detector Calibration.Quick Optimize. - 校正完成后，点击Result查看结果，相关系数一般应该为0.999或更好。 每次进行了检测器电压调整以后需要进行检测器的双模校正，一下是一个简单的检测器电压调节和双模校正的流程。 18. 全质量扫描 / 半定量分析 - 确定未知样品中所含的元素种类和元素的近似含量。 18.1 FileOpen WorkspaceTotalQuant Analysis.wrk 18.2 Method打开 TotalQuant.mth 18.3 MethodCalibrationExternal Standard / Sample Addition External Standard是通过标准溶液进行半定量曲线校正的方法， Sample Addition是通过在样品中加入一定浓度标准进行校正的方法。 18.4 样品测试 - BlankStandardSample 结果显示： 19. 同位素比值分析 对元素的同位素比值进行分析。 19.1如下图所示，打开窗口(RealTime: Numeric, ReportView: Isotope Ratio.rop, Sample). 创建同位素分析方法MethodFileNewIsotope Ratio 19.2以Pb同位素为例，MethodAnalyte(*)点击鼠标右键选择 Pb的四个同位素 (Ctrl + 左键). 19.3 E