CN111146071A - 带质量校正的电感耦合等离子体质谱仪 - Google Patents

Abstract

用于控制对通过电感耦合等离子体质谱仪(ICP‑MS)的离子束中的多原子离子的质量过滤的系统和方法。确定了表示具有靶同位素的多原子离子的精确质量的多原子离子质量数据。基于所确定的多原子离子质量数据生成控制信号，并将所述控制信号输出到ICP‑MS，以基于质量对通过所述ICP‑MS到达离子检测器的所述离子束中的所述多原子离子进行过滤。

Description

带质量校正的电感耦合等离子体质谱仪

技术领域

本公开总体上涉及利用质谱仪的元素分析以及使用质谱仪的应用。

说明书

质谱仪在各种应用中用于分析靶元素。靶元素可以包含在多原子离子中。元素分析器使用质谱仪对靶元素进行分析。例如，可以将靶元素装载到正在研究的样本中。这些样本可以是固体、液体或气体形式。在示例应用中，可以从土壤、空气或水中获取样本以作为环境分析的一部分。靶元素可以包括重金属、有毒元素或其他类型的元素。在其他应用中，可以收集或测试样本以作为质量控制、制造、化学分析或其他类型的应用的一部分。

经常利用电感耦合等离子体质谱分析(ICP-MS)来对样本进行元素分析，诸如，用于测量样本中的微量金属的浓度。ICP-MS系统包括基于等离子体的离子源，所述基于等离子体的离子源用于生成等离子体以将样本的分子分解成原子并且然后电离所述原子以便为元素分析做准备。在典型操作中，通过(通常为气动辅助型的)雾化器将液体样本雾化，即转化为气悬体(细喷雾或薄雾)，并将气雾样本引导至由等离子体源生成的等离子体羽流中。等离子体源经常被配置为具有两个或更多个同心管的流过式等离子体炬管。通常，等离子体形成气体(诸如，氩气)流过炬管的内部管并且由合适的能量源(通常是射频(RF)供电负载线圈)激励成等离子体。气雾样本流过炬管的同轴中心管(或毛细管)并且被发射到如生成的等离子体中。暴露于等离子体会将样本分子分解成原子，或者替代性地将样本分子部分地分解成分子片段并且电离所述原子或分子片段。

从等离子体源提取所产生的分析物离子并且将其作为离子束引导至质量分析器，所产生的分析物离子通常带正电荷。四极质量分析器应用时变电场、或电场和磁场的组合，以在其质荷(m/z)比的基础上对不同质量的离子进行谱分解，并且然后离子检测器能够计数从质量分析器到达离子检测器的给定m/z比的每种类型的离子。作为另一个例子，飞行时间(TOF)质量分析器测量离子漂移通过飞行管的飞行时间，然后可以根据该飞行时间导出m/z比。ICP-MS系统然后将如此获得的数据呈现为质量(m/z比)峰谱。每个峰的强度指示样本的相应元素的浓度(丰度)。

在串联四极ICP-MS系统(ICP-MS QQQ或简称ICP-QQQ)中，在反应/碰撞池的相反侧提供了两个质量分析器。这两个质量分析器可以充当对应的质量过滤器。在一种称为质量偏移的常规技术中，这两个四极(Q1，Q2)被设置为不同的值(Q2不等于Q1)，以帮助避免频谱干扰。

在使用包括ICP-QQQ的ICP-MS进行元素分析的常规方法中，已知使用单一同位素形式的靶元素的精确质量值来为靶元素设置电子器件、磁场、数据采集时间等。赋予每个元素同位素的常规精确质量由以下等式(1)定义：

精确质量＝质量数+质量偏差，(1)

其中质量数是靶同位素的质量数，并且质量偏差是靶同位素的质量数的函数。

用于确定精确质量值的这个等式(1)有助于用户配置元素分析器工具。用户可以选择靶同位素的质量数，所述质量数是用户容易记住或容易知道的整数。元素分析器工具可以根据等式(1)来查找获得精确质量值所需的质量偏差值。在操作中，在ICP-MS系统中进行质量分析，其中靶同位素存在于通过ICP-MS系统的离子束中。使用获得的精确质量在ICP-MS系统中对离子束中的靶同位素进行过滤并检测。

例如，为了分析质量数为75的砷同位素，用户可以为75As选择质量数75。为了分析质量数为78的硒同位素，用户可以为78Se选择质量数78。元素分析器工具可以将质量数与(基于所述质量数从表查找中获得的)适当的质量偏差值相加以获得精确质量。所获得的精确质量用于控制ICP-MS系统中的质量分析。在一些常规系统中，靶元素同位素的该质量偏差的值被存储在存储器中，以允许从质量数计算出靶元素同位素的精确质量。以此方式，即使靶元素是同位素，用户仍然可以通过选择或输入用户通常更容易使用的质量数值来标识元素的靶同位素，同时元素分析器工具会获得精确质量值以更准确地分析通过ICP-MS系统的离子流中的质量。

然而，在一些ICP-MS应用中，离子流中存在多原子离子。例如，多原子离子可能由离子流与反应池中的反应物的反应产生。在这种情况下，需要根据多原子离子的精确质量对多原子离子进行过滤和检测。常规方法是确定多原子离子的质量数，并且然后使用具有与所述多原子离子相同质量数的单个元素的质量偏差值。然而本发明人认识到，这种常规方法导致误差并且不能获得多原子离子的精确质量。

例如，具有靶元素同位素的离子束(质量数为49的钛Ti⁺)可以与反应池中的氨(NH₃)起反应，以产生质量数为133的多原子离子49Ti⁺NH₂(NH₃)₄的输出束。该质量数133与元素铯(Cs)的质量数133相同。常规方法仅将Cs的可用质量偏差值应用于Ti⁺NH₂(NH₃)₄多原子离子。然而，这会导致误差。Cs的质量偏差值(-0.094548amu)加上多原子离子Ti⁺NH₂(NH₃)₄的质量数133不表示所述多原子离子的精确质量，并且不是所述多原子离子的精确质量。如本发明人首先认识到的，这种常规方法并不表示多原子离子及其成分(包括所述多原子离子内的靶元素或同位素)的精确质量。

本发明的实施方案克服了这些问题并且提供了甚至更准确的元素分析。

本文描述的实施方案包括用于使用为具有靶元素的多原子离子确定的精确质量来分析所述靶元素的系统和方法。在一个特征中，所确定的精确质量考虑了当靶元素包含在多原子离子中时所述靶元素的实际质量。在此，实施方案中的精确质量确定不同于基于单原子元素的常规精确质量确定或已知质量偏移，并且更准确。在一个实施方案中，精确质量确定是与靶多原子离子相对应的质量数以及与反应池中的反应物相对应的质量偏差校正的函数。例如，所述函数可以是与靶多原子离子相对应的质量数同与反应池中的反应物相对应的质量偏差校正之和。

在进一步的实施方案中，在ICP-MS系统中如本文所述的利用对多原子离子中的靶元素的精确质量确定进行元素分析。在另一个特征中，使用对多原子离子中靶元素的精确质量确定来设置ICP-MS系统中质量过滤的四极。在例子中，本文所述的精确质量确定可以在软件、固件、硬件或其任何组合中进行，并且被包括作为ICP-MS系统的控制器的一部分。在一个例子中，可以提供用户接口以使用户能够输入质量设置信息从而发起如本文所述的质量校正，以用于多原子离子中靶元素同位素的元素分析。在本发明的任何实施方案中，可以使用精确质量来过滤得到或过滤掉计算出的精确质量的离子。例如，一旦确定了多原子离子的精确质量，就可以将ICP-MS系统设置为保留在包括所述精确质量的质量范围内的离子。相反，可以将ICP-MS设置为过滤掉这个质量范围内的离子。

通过检查以下附图和详细描述，本发明的其他设备、装置、系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员而言将是或将变得显而易见。旨在所有这些附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书中、在本发明的范围内、并受所附权利要求的保护。

附图说明

结合在本说明书内并且是其一部分的附图展示了实施方案的一个或多个例子并且与对示例实施方案的描述一起用于解释本发明的实施方案的原理和实施方式。

图1是根据本公开的实施方案的具有耦合到电感耦合等离子体质谱分析(ICP-MS)的元素分析器和质量过滤器控制器的系统的简图。

图2是展示了根据本公开的实施方案的用于控制通过ICP-MS的离子束中的多原子离子的质量过滤的方法的流程图。

图3A是根据本公开的实施方案的具有多原子离子质量数据的查找表的简图。

图3B是具有常规单原子离子质量和质量偏差数据的查找表的简图。

图4是根据本公开的实施方案的使用三重四极电感耦合等离子体质谱分析(ICP-QQQ)的元素分析器系统的简图。

图5是根据本公开的实施方案的示例离子导向器的示意性透视图。

图6是根据本公开的实施方案的如图5所示的示例离子导向器以及电压源的示意性侧视图。

图7是展示了根据本公开的实施方案的用于使用ICP-QQQ来分析多原子离子中包含的靶元素同位素的方法的流程图。

图8是展示了根据本公开的例子的更详细地初始化图7的质谱仪的流程图。

图9是展示了根据本公开的例子的更详细地设置图7的第一四极(Q1)的流程图。

图10是展示了根据本公开的例子的更详细地设置图7的第二四极(Q2)的流程图。

图11是展示了根据本公开的例子的更详细地生成图7的输出信号的流程图。

图12以表格和曲线图的形式示出了不同质量数同位素的精确质量和常规质量偏差的例子。

图13是根据本公开的实施方案的使用ICP-QQQ的元素分析器系统的用户接口面板的简图。

图14展示了在ICP-QQQ系统中进行质量过滤以便以⁴⁹Ti⁺NH₂(NH₃)₄的形式测量⁴⁹Ti⁺从而解决SOH⁺离子和PO⁺离子与原始原子质量数为49的离子的频谱干扰的例子。

图15展示了在NH₃池气体模式下的¹³³Cs⁺和⁴⁹Ti⁺NH₂(NH₃)₄的示例Q2扫描质谱。

具体实施方式

在以下对示例实施方案的描述中，对“一个实施方案(one embodiment)”、“实施方案(an embodiment)”、“示例实施方案(an example embodiment)”、“某些实施方案(certain embodiments)”等的引用表明：所描述的实施方案可以包括特定的特征、结构或特性，但可能并非每一个实施方案都包括所述特定特征、结构或特性。另外，此类短语不一定指代同一实施方案。另外，当结合实施方案描述具体特征、结构或特性时，认为无论是否明确描述，结合其他实施方案来实现这种特征、结构或特性是在本领域的普通技术人员的知识范围内。

概述

本公开描述了用于使用为具有靶元素的多原子离子确定的精确质量来分析所述靶元素的系统和方法。在实施方案中，确定多原子离子中靶元素的精确质量。在例子中，这包括校正当多原子离子中存在靶元素时产生的质量偏差。可以获得碰撞/反应池中使用的不同靶元素和不同池气体的质量偏差校正。

在一个实施方案中，精确质量确定是与靶多原子离子相对应的质量数以及与反应池中的反应物相对应的质量偏差校正的函数。以此方式，根据特征，确定多原子离子的精确质量，包括具有靶元素的多原子离子。

在实施方案中，如本文所述的利用质量偏差校正确定的精确质量值可以用于为ICP-MS系统施加控制信号。例如，控制信号可以包括基于为具有靶元素的多原子离子确定的精确质量来设置四极。实施方案可以包括在正常质量(on-mass)模式或质量偏移模式下操作的ICP-MS系统。实施方案包括单四极或三重四极ICP-MS系统。在具有三重四极ICP-QQQ系统的实施方案中，当第二四极质量分析器(Q2值)不等于Q1时，可以应用基于质量偏差校正确定的精确质量来设置Q2。在具有单四极ICP-Q系统的实施方案中，可以应用基于质量偏差校正确定的精确质量来设置四极质量分析器(Q值)。

实现了提高测量结果和元素分析的准确性的几个附加优点。首先，由于以精确离子质量测量了包含靶原子/原子离子的多原子离子，因此使信号强度最大化。其次，由于以质谱仪的精确峰顶测量了靶离子，因此实现了稳定且可重复的分析。最后，当采用避免频谱干扰的质量偏移方法测量包含靶同位素的多原子离子中的所述靶同位素时，实现了宽动态范围内的线性。在下面的进一步实施方案的描述中，这些优点将更加明显。

术语

如本文所使用的“靶元素(target element)”是指原子元素，包括但不限于原子元素的任何同位素、离子或同位素离子。靶元素可以包括重金属、有毒元素、化学元素或其他类型的元素。

“靶同位素(target isotope)”或“靶元素同位素(target element isotope)”是指靶元素的同位素。

质量相关术语

如本文所使用的术语元素的“质量数(mass number)”是指原子核中质子(Z)和中子(N)的总数，并且等于Z+N。

如本文所使用的术语“精确质量(exact mass)”是指由中子、质子和电子组成的原子、分子或化合物(或它们的离子)的质量。例如，本文所使用的多原子离子的精确质量可以是由具有指定同位素组成的中子、质子和电子组成的多原子离子的计算出的质量。

如本文所使用的术语“质量偏差(mass deviation)”是指精确质量与质量数之间的差。

如本文所使用的术语“质量偏差校正(mass deviation correction)”是指考虑了如本公开所描述的当多原子离子中存在靶元素(例如，多原子离子中的靶同位素)时的质量变化的质量校正。

ICP-MS术语

如本文使用的，在一般意义上，术语“流体(fluid)”用于指可流过导管的任何材料。因此，除非另有说明或上下文另外指明，否则术语“流体”一般可以指液体或气体。

如本文使用的，术语“液体(liquid)”一般可以指溶液、悬浮液或乳液。在液体中可以存在固体颗粒和/或气泡。

如本文使用的，术语“气悬体(aerosol)”一般指悬浮在气体介质中、长度足以被观察到和测量到的液滴和/或固体颗粒的组合。气悬体液滴或颗粒的尺寸通常为微米(μm)量级。因此，气悬体可以被认为包括液滴和/或固体颗粒以及夹带或携带液滴和/或固体颗粒的气体。

如本文使用的，术语“原子化(atomization)”指将分子分解成原子的过程。例如，可以在等离子体增强的环境中实施原子化。在液体样本的情况下，“原子化”可能需要雾化液体样本以形成气悬体，然后将气悬体暴露于等离子体或暴露于来自等离子体的热量。

如本文使用的，“液体样本(liquid sample)”包括溶解在或以其他方式携带在液体基质中的一种或多种不同类型的兴趣分析物。该液体基质包括基质成分。“基质成分(matrix components)”的例子包括但不限于：水和/或其他溶剂、酸、诸如盐和/或溶解性固体等可溶性材料、不溶解固定或微粒、以及不具有分析兴趣的任何其他化合物。

为了在本公开中方便起见，除非另有说明或上下文另外指明，否则“碰撞/反应池”指碰撞池、反应池或被配置用于诸如通过可在碰撞模式与反应模式之间进行切换来作为碰撞池和反应池两者操作的碰撞/反应池。

为了在本公开中方便起见，除非另有说明或上下文另外指明，否则“碰撞/反应气体”指在碰撞/反应池中用于与离子碰撞而不会与这种离子起反应的惰性碰撞气体或者指在碰撞/反应池中用于与分析物离子或干扰离子起反应的反应气体。

如本文使用的，术语“分析物离子(analyte ion)”通常是指通过电离被分析样本的成分而产生的任何离子。在ICP-MS的特定上下文中，分析物离子通常是金属或除了稀有(惰性)气体(例如，氩气)之外的其他元素的正单原子离子，或者是通过碰撞/反应气体与金属或除了稀有气体之外的其他元素的正单原子离子起反应而产生的产物离子。

使用ICP-MS的元素分析器系统

图1是根据实施方案的元素分析器系统100的简图。系统100包括耦合到工作站120的电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)110。离子源和接口(未示出)可以用于沿着进入ICP-MS 110的路径生成离子束。也可以将样本引入离子束路径中，以引入元素用于分析。工作站120包括元素分析器122和质量过滤器控制器124。工作站120耦合到存储器130和用户接口140。存储器130存储质量数据135。

在实施方案中，工作站120是具有耦合到存储器和用户接口140的一个或多个处理器的计算设备，所述存储器包括但不限于存储器130。工作站130可以是任何类型的计算设备，包括计算机(台式计算机、平板计算机或手持设备)、或计算设备的组合。元素分析器122和质量过滤器控制器124可以各自以软件、硬件、固件或其组合来实施。用户接口140使得用户能够向元素分析器122输入选择以用于分析多原子离子中包含的靶同位素。用户接口140可以耦合到外围设备以输入和输出数据，所述外围设备诸如键盘、触摸屏、鼠标、触控板、麦克风、扬声器或其他用户输入或输出设备。

ICP-MS 110可以是任何类型的电感耦合等离子体质谱仪，包括但不限于单四极MS或三重四极MS(ICP-Q或ICP-QQQ)、或者使用飞行时间、扇形磁场或其他技术来基于质量(诸如质荷比)分离离子的MS。工作站120耦合到ICP-MS 110以提供一个或多个控制信号来控制ICP-MS。工作站120还从ICP-MS 110接收数据，以供元素分析器122进行进一步处理和分析。例如，ICP-MS可以包括离子检测器，所述离子检测器检测具有入射在所述离子检测器上的经过滤离子束中的靶同位素的多原子离子。离子检测器生成原始数据，对原始数据进行预处理，并且将表示检测到的多原子离子的原始数据或经预处理原始数据输出到元素分析器122以进行分析、存储和向用户显示。

在一个例子中，元素分析器122是控制ICP-MS 110以检测通过ICP-MS 110的离子束中的分析物离子的工具。分析物离子具有靶元素。这些靶元素包括被分析元素的不同同位素(也称为靶同位素)。分析物离子可以包括多原子离子。当离子束穿过具有池气体的碰撞池或反应池时，会形成具有靶元素的多原子离子。多原子离子还可以包括被分析的不同靶同位素。

在一个特征中，元素分析器122包括质量过滤器控制器124。图2是根据实施方案的用于控制多原子离子的质量过滤的方法200的流程图(步骤210-230)。为简洁起见，还参照图2所示的例程以及图3A和图3B中的表格数据的例子描述了质量过滤器控制器124的操作。但是，图2的方法以及图3A至图3B的示例数据并不旨在限于图1的系统，并且在给出本描述后对于本领域技术人员而言显而易见的是可以在其他配置中使用。同样，图1的系统并非旨在必定限于图2的方法以及图3A和图3B的示例数据。

在一个实施方案中，质量过滤器控制器124确定表示具有靶同位素的多原子离子的多原子离子质量数据(步骤210)，并基于所确定的多原子离子质量数据生成一个或多个控制信号125(步骤220)。质量过滤器控制器124将(多个)控制信号125输出到ICP-MS 110，以基于质量对通过ICP-MS 110到达离子检测器的离子束中的所述多原子离子进行过滤(步骤230)。在一个例子中，质量过滤器控制器124在耦合到用户接口140的一个或多个处理器上实施，并且被配置用于接收表示到元素分析器122的输入选择的数据。输入选择可以包括例如标识被分析的池气体和靶同位素的选择。

在一个实施方案中，质量过滤器控制器124确定与具有靶同位素的多原子离子的精确质量相等的多原子离子质量数据。质量数据135可以存储包括多原子离子质量数据的质量数据。在一个实施方案中，质量过滤器控制器124可以访问存储在存储器130中的多原子离子质量数据135，以确定具有靶同位素的多原子离子的精确质量。例如，质量过滤器控制器124可以进行表查找来确定具有靶同位素的多原子离子的精确质量。在另一个实施方案中，质量过滤器控制器124可以计算具有靶同位素的多原子离子的精确质量。例如，可以从标识被分析的池气体和靶同位素的输入选择中确定这些精确质量。

在进一步的实施方案中，质量数据135可以将质量偏差校正数据存储在存储器130中。质量偏差校正数据基于ICP-MS中用于在离子束中形成多原子离子的靶同位素和池气体。质量偏差校正数据可以是对为单原子离子、元素和同位素确定的常规质量数据的校正。以此方式，可以将质量偏差校正数据与常规质量数据相加，以确定与具有靶同位素的多原子离子的精确质量相等的多原子离子质量数据。

例如，如图3A所示，存储器130可以存储表300。表300可以包括不同多原子离子的质量数据的条目的行。在一个例子中，一行可以包含具有以下多原子离子信息的几个字段或列：质量数、精确质量(amu单位)、以amu为单位的质量偏差(Δm)、以amu为单位的质量偏差校正、以及多原子离子标识符。多原子离子标识符可以是特定多原子离子的任何标识符。在一个例子中，该标识符可以包括允许确定多原子离子的靶元素同位素值和池气体值。

在一个例子中，质量过滤器控制器124可以进行对表300的查找以获得特定多原子离子的质量偏差校正数据。可以将该查找到的质量偏差校正数据与常规质量数据相加，以确定与具有靶同位素的多原子离子的精确质量相等的多原子离子质量数据。

相反，如图3B所示，对于常规精确质量确定，存储器130可以存储具有单原子离子的常规精确质量数据的表320。表320可以包括单原子离子的质量数据的条目的行。在一个例子中，一行可以包含具有以下单原子离子信息的几个字段或列：质量数、精确质量(amu单位)、以amu为单位的质量偏差(Δm)、以及单原子离子标识符。

质量过滤器控制器124进一步将所生成的一个或多个控制信号125输出到ICP-MS110。所生成的控制信号125的类型设置了ICP-MS 110中使用的质量过滤。在一个实施方案中，ICP-MS 110是具有根据四极Q值来控制的质量分析器的单四极ICP-MS。质量过滤器控制器124根据所确定的多原子离子质量数据生成标识Q值的控制信号125，并将所述控制信号输出到质量分析器以控制通过ICP-MS 110的离子束的质量过滤。

在另一个实施方案中，ICP-MS 110是具有第一质量分析器和第二质量分析器的三重四极ICP-MS，所述第一质量分析器和第二质量分析器被控制用于根据对应的第一四极Q1和第二四极Q2来过滤通过ICP-MS 110的离子束中的离子质量。在实施方案中，质量过滤器控制器124根据所确定的多原子离子质量数据生成标识Q2值的控制信号125，并将控制信号125输出到第二质量分析器以控制通过ICP-MS 110的离子束的质量过滤。可以根据常规技术来设置第一质量分析器的其他四极值(Q1)以及第一质量分析器与第二质量分析器之间的反应池的Q值。在一个例子中，当Q2不等于Q1时，诸如当三重四极ICP-MS在质量偏移模式下操作以减少频谱干扰时，质量过滤器控制器124根据所确定的多原子离子质量数据生成标识Q2值的控制信号125。

在实施方案中，质量过滤器控制器124可以被配置用于将控制信号125输出到质量分析器，以控制施加到质量分析器的一个或多个电压信号。例如，质量过滤器控制器124可以被配置用于将控制信号125输出到耦合到质量分析器的电源。然后，电源可以基于所接收到的控制信号来生成一个或多个电压信号。在一种实施方式中，所述一个或多个电压信号可以是DC电压信号(U)和AC电压信号(Vp)。例如，可以将U电压和Vp电压施加到第二质量分析器中的四极电极(根据Q2)，以控制通过第二质量分析器的离子束的质量过滤。以此方式，可以生成电压信号，所述电压信号考虑了所确定的多原子离子质量数据、并且因此可以更加准确地过滤离子束中的离子。

示例多原子离子和池气体

在实施方案中，池气体可以包括以下任何已知的池气体：氨(NH₃)、氧气(O₂)、甲烷(CH₄)、乙烷(C₂H₆)、丙烷(C₂H₈)、氟甲烷(CH₃F)、四氟甲烷(CF₄)、一氧化氮(NO)、一氧化二氮(N₂O)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、乙炔(C₂H₂)、丙烯(C₃H₆)、氮气(N₂)、氩气(Ar)、氖气(Ne)、氙气(Xe)、氪气(Kr)、氢气(H₂)和氦气(He)。参见例如由Agilent Technologies,Inc.于2016年发布的“安捷伦8900三重四极ICP–MS(Agilent 8900Triple Quadrupole ICP–MS)”的《硬件维护手册》，附录A，表5，第128-129页。靶元素同位素及其产生的多原子离子的例子还可以包括由N.Sugiyama和K.Nakano在由Agilent Technologies,Inc.于2014年发布的“利用安捷伦8800三重四极ICP-MS使用O2、NH3和H2气体的70种元素的反应数据(Reaction Data for 70Elements Using O2、NH3、and H2 gases with the Agilent8800Triple Quadrupole ICP-MS)”的《技术说明》，表2A-2B，第6-13页所描述的元素离子和反应产物离子。可以用作靶元素离子(包括这些元素的可用同位素)的示例元素(以M表示)如下：Li、Be、B、Na、Mg、Al、Si、P,S、Cl、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Se、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Te、I、Cs、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta,W、Re、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Th、和U。例如，在给出本描述后，如对于本领域技术人员而言显而易见的是，以下靶元素和同位素(M)可以包含在由三种不同的池气体H₂、O₂和NH₃产生的反应物形成的多原子离子内。参见id。这样的示例多原子离子可以通过与以下每个池气体起反应形成：对于氢气H₂：M+、MH+、MH₂+、MH₃+；对于氧气O₂：M+、MO+、MO₂+、MO₃+；以及对于氨NH₃：M+、M(NH)+、M(NH₂)+、M(NH₃)+、MNH(NH₃)+、MNH₂(NH₃)+、M(NH₃)₂+、MNH(NH₃)₂+、MNH₂(NH₃)₂+和M(NH₃)₃+。参见id。这些实施方案和例子是说明性的，并且并不意图限制本发明。

下面描述了为在多原子离子中的靶同位素的元素分析中使用的特定同位素和池气体确定的精确质量的值的进一步例子。除非另有说明，否则本文例子中为精确质量、质量偏差和质量偏差校正提供的数值均以原子质量单位(amu)为单位。1amu(也称为u或Da)是质量的标准单位，等于1.66053×10^-27千克(kg)，并且是碳原子C的质量的1/12。

钛(Ti)同位素及氨(NH₃)池气体

在一个例子中，在如Ti+NH₂(NH₃)₄的多原子离子中检测靶同位素(49Ti⁺)。这可以在ICP-MS系统中进行，而不受原始质量数为49的³²S¹⁶OH⁺和³¹P¹⁸O+的频谱干扰影响。在三重四极中，控制Q1以使质量数为49(使用常规精确质量计算)的离子通过。因此质量为49的离子(包括靶⁴⁹Ti⁺和干扰离子³¹P^l8O⁺/³²S¹⁶OH⁺)通过Q1质量分析器过滤器，并进入充满NH₃气体的反应池。仅⁴⁹Ti⁺与NH₃起反应以形成Ti⁺NH₂(NH₃)₄。第二四极设置Q2被设置为质量数133，以仅允许Ti⁺NH₂(NH₃)₄多原子离子通过离子检测器。

当Q2不等于Q1时，通过对包含靶元素同位素的多原子离子的精确质量确定、而不是使用与具有同所述多原子离子相同原子序数的单原子或单原子离子相对应的精确质量的计算来测量所述靶元素同位素。基于精确质量确定，将RF和DC电压的振幅或频率应用于质量分析器的四极设置Q2，以准确地测量并生成用于多原子离子Ti⁺NH₂(NH₃)₄的输出信号。

在实施方案中，Ti⁺NH₂(NH₃)₄的精确质量数是根据质量数按照以下给出的公式计算出的。

当池气体为氨NH₃时，应用以下计算：

靶产物离子被表示为T⁺(NH₃)_i、T⁺H(NH₃)_i、T⁺N(NH₃)_i、T⁺NH(NH₃)_i或T⁺NH₂(NH₃)_i，其中T是要测量的靶同位素，例如T＝⁴⁹Ti并且i＝0、1、2或3。

Ma：靶元素同位素的质量数，Mp：包含靶同位素的多原子离子的质量数。

EMa：靶元素同位素的精确质量，EMp：包含靶同位素的多原子离子的精确质量。

N的数目：多原子离子中包含的氮原子的数量。

H的数目：多原子离子中包含的氢原子的数量。

EMn：氮同位素14N原子的精确质量，EMn＝14.003074

EMh：氢同位素1H原子的精确质量，EMh＝1.007825

N1＝INT(Mp-Ma)/17；*)INT(A)是不超过A的最大整数。

N2＝Mp-Ma-17*N1

如果N1×17＝Mp-Ma；靶产物离子为T⁺(NH₃)N1，则“N的数量”＝N1，“H的数量”＝3×N1

如果N2＝14；靶产物离子为T⁺N(NH₃)N1，则“N的数量”＝N1+1，“H的数量”＝3×N1

如果N2＝15；靶产物离子为T⁺NH(NH₃)N1，则“N的数量”＝N1+1，“H的数量”＝3×N1+1

如果N2＝16；靶产物离子为T⁺NH₂(NH₃)N1，则“N的数量”＝N1+1，“H的数量”＝3×N1+2

如果以上两种情况均不成立；靶产物离子为T⁺H(NH₃)N1，则“N的数量”＝N1，H的数量＝Mp-Ma-14דN的数量”

EMp＝EMa+EMnדN的数量”+EMhדH的数量”)

在这种情况下，当使用NH₃池气体时；形成⁴⁹Ti⁺NH₂(NH₃)₄。多原子离子的质量数为133，并且所确定和使用的精确质量为133.072785。

图14示出了示例元素分析器系统的简图，所述系统用于在ICP-MS/MS中使用NH₃池气体作为反应池中的反应物来以Ti⁺NH₂(NH₃)₄的形式测量钛(Ti)的同位素⁴⁹Ti。多原子离子的质量数为133(质量数之和＝49+14..5+1×14＝133)。在所述方法中，将Q1设置为质量数49(根据下面步骤734中所述的常规计算，精确质量为48.947865)，以允许质量数为49的离子通过。将Q2设置为质量数133，以允许质量数为133(常规计算中的精确质量数为132.905452)的离子通过检测器。反应池充满NH₃气体，其中靶离子⁴⁹Ti+与NH₃分子起反应以形成Ti⁺NH₂(NH₃)₄。以此方式，可以检测到不同质量为133的⁴⁹Ti，而不受原始质量数为49的频谱干扰。

在特征中，为了检测多原子离子Ti⁺NH₂(NH₃)₄，基于从质量数133计算出的精确质量来控制Q2。如本发明人所认识到的，如果使用常规质量确定，则会产生误差，即，多原子离子Ti⁺NH₂(NH₃)₄中的精确质量不同于通过常规方式从质量数133计算出的精确质量。

133Cs的精确质量＝132.905452。⁴⁹TiNH₂(NH₃)₄的精确质量＝133.072785(⁴⁹Ti、¹⁴N和¹H的精确质量为48.947865、14.003074和1.007825)133Cs的质量偏差为-0.094548，并且后面的多原子离子的质量偏差为+0.072785。存在0.167333amu的差异。

所述差异会造成元素分析中的问题，即低信号和/或非线性校准。

钛(Ti)同位素及水蒸气(H₂O)池气体

如果池气体是水H₂O蒸气，则应用以下操作。

靶产物离子被表示为T⁺(H₂O)_i、或T⁺H(H₂O)_i、T⁺O(H₂O)_i、或者T⁺OH(H₂O)_i：T是要测量的靶元素同位素，例如T＝⁴⁹Ti并且i＝0、1、2、3。

Ma：靶元素同位素的质量数，Mp；包含靶同位素的多原子离子的质量数。

EMa；靶元素同位素的精确质量，EMp；包含靶同位素的多原子离子的精确质量。

O的数目：多原子离子中包含的氧原子的数量。

H的数目：多原子离子中包含的氢原子的数量。

EMo：氧同位素160原子的精确质量，EMo＝15.994915

EMh：氢同位素1H原子的精确质量，EMh＝1.007825

N1＝INT(Mp-Ma)/18；*)INT(A)是不超过A的最大整数。

N2＝Mp-Ma-18.N1

如果N1×18＝Mp-Ma；靶产物离子为T⁺(H₂O)N₁，则“O的数量”＝N1，“H的数量”＝2×N1

如果N2＝17；靶产物离子为T⁺OH(H₂O)N₁，则“O的数量”＝N1+1，“H的数量”＝2×N1+1

如果N2＝16；靶产物离子为T⁺O(H₂O)N₁，则“O的数量”＝N1+1，“H的数量”＝2×N1

如果以上两种情况均不成立；靶产物离子为T⁺H(H₂O)N₁，则“O的数量”＝N1，H的数量＝Mp-Ma-1BדO的数量”

EMp＝EMa+EMoדO的数量”+EMhדH的数量”*)

在这种情况下，当使用H₂O池气体时；形成⁴⁹Ti+H₁₂(H₂O)₄。多原子离子的质量数为133，并且所确定和使用的精确质量为133.084025。

钛(Ti)同位素及甲烷(CH₄)池气体

如果池气体是甲烷CH₄，则应用以下操作。

靶产物离子被表示为T⁺(CH₄)_i；或T⁺H(CH₄)_i、T⁺C(CH₄)_i或T⁺CH(CH₄)_i或T⁺CH₂(CH₄)_i；或者T⁺CH₃(CH₄)_i：T是要测量的靶同位素，例如T＝⁴⁹Ti并且i＝0、1、2、3。

Ma：靶同位素的质量数，Mp；包含靶同位素的多原子离子的质量数。

EMa：靶同位素的精确质量，EMp；包含靶同位素的多原子离子的精确质量。

C的数目：多原子离子中包含的碳原子的数量。

H的数目：多原子离子中包含的氢原子的数量。

EMc：碳同位素12C原子的精确质量，EMn＝12.00000。

EMh：氢同位素1H原子的精确质量，EMh＝1.007825。

N1＝INT(Mp-Ma)/16；*)INT(A)是不超过A的最大整数。

N2＝Mp-Ma-16*N1

如果N1×16＝Mp-Ma；靶产物离子为T⁺(CH₄)N₁，则“C的数量”＝N1，“H的数量”＝4×N1

如果N2＝12；靶产物离子为T⁺C(CH₄)N₁，则“C的数量”＝N1+1，“H的数量”＝4×N1

如果N2＝13；靶产物离子为T⁺CH(CH₄)N₁，则“C的数量”＝N1+1，“H的数量”＝4×N1+1

如果N2＝14；靶产物离子为T⁺CH₂(CH₄)N₁，则“C的数量”＝N1+1，“H的数量”＝4×N1+2

如果N2＝15；靶产物离子为T⁺CH₃(CH₄)N₁，则“C的数量”＝N1+1，“H的数量”＝4×N1+3。

如果以上两种情况均不成立；靶产物离子为T⁺H(CH₄)N₁，则“C的数量”＝N1，H的数量＝Mp-Ma-16דN的数量”EMp＝EMa+EMcדC的数量”+EMhדH的数量”。

铯同位素

在一个例子中，靶铯同位素作为多原子离子的一部分被测量。靶元素同位素是质量数为133的¹³³Cs。其作为¹³³Cs⁺的原子离子被测量。在一个例子中，当靶同位素作为包含所述靶同位素的多原子原子离子被测量时，本文所使用的¹³³Cs⁺的精确质量为132.905452。

钛同位素

在一个例子中，靶钛同位素为⁴⁹Ti。其以质量数133的⁴⁹Ti⁺NH₂(NH₃)₄的多原子离子的形式被测量。在一个例子中，当靶同位素作为包含所述靶同位素的多原子原子离子被测量时，此处实施方案中⁴⁹Ti⁺NH₂(NH₃)₄的精确质量为133.072785。

以下进一步详细描述使用三重四极ICP-MS(ICP-QQQ)的元素分析器系统的实施方案。这些实施方案包括对多原子离子中的靶元素的精确质量确定，所述精确质量确定考虑了质量偏差校正。

使用三重四极ICP-MS(ICP-QQQ)的样本分析

在进一步的实施方案中，对多原子离子进行精确质量确定，以过滤离子束中被分析样本的质量。参照具有串联ICP-QQQ 410(图4)和杆电极(图5和图6)的示例系统，描述了通过多原子离子质量数据确定进行样本分析的例子。为简洁起见，参照用于分析靶元素的方法(图7至图11)以及图12至图15中的例子来进一步描述图4至图6所示的系统的操作。

图4是根据实施方案的ICP-QQQ系统410的简图。一般地，ICP-MS系统(包括ICP-QQQ质谱仪系统)的各部件的结构和操作对于本领域技术人员而言是已知的，并且因此在本文中仅作为理解所公开主题所必需的进行简要描述。

ICP-QQQ系统410包括串联质谱仪405。可以提供离子源402和接口412，以将输入的带电等离子体束提供到串联质谱仪405中。离子源402可以包括用于原子化和电离样本的等离子体源。在所展示的实施方案中，等离子体源是流过式等离子体炬管，诸如，ICP炬管。在操作中，气体源供应等离子体形成气体。等离子体形成气体通常但不一定是氩气。如箭头462所描绘的，样本可以流过样本注射器以被注入活性等离子体中。根据本领域技术人员理解的原理，当样本流过ICP炬管的加热区域并且最终与等离子体相互作用时，样本经历干燥、蒸发、原子化和电离化，从而由样本的成分(具体是原子)产生分析物离子。

可以通过样本引入部分将样本引入区462中的等离子束中。例如，样本源404可以提供要分析的样本。可以使用泵和雾化器将样本转化为气悬体。该雾化气体可以是与用于在离子源402中创建等离子体的等离子体形成气体相同的气体或者可以是不同的气体。样本源404可以例如包括一个或多个小瓶。多个小瓶可以包含一种或多种样本、各种标准溶液、调整液、校准液、冲洗液等。样本源404可以包括被配置用于在不同的小瓶之间切换的自动化设备，从而使得能够选择特定的小瓶以用于系统410。

在另一实施方案中，样本可以是气体并且不需要雾化器。在另一实施方案中，样本源404可以是包含液体或气体样本的加压贮存器或者包括该加压贮存器，并且不需要泵。在另一实施方案中，样本源404可以是分析分离仪器(诸如，例如液体色谱法(LC)仪器或气体色谱法(GC)仪器)的输出。其他类型的设备和用于将样本引入ICP-MS系统中的装置是已知的并且不需要在本文中进行描述。

接口412可以在ICP-QQQ 405的离子源402与其他被抽空区域之间提供一阶段的压力降低，所述离子源通常在为或大约为大气压力(760托)下操作。真空系统490可以用于向串联质谱仪405的排气部分施加真空。例如，真空系统490可以在内部区域中维持所期望的内部压力或真空水平，并且在这样做时，从ICP-QQQ 405中移除了不具有分析兴趣的中性分子。真空系统490可以包括适当的泵以及与待抽空区域的端口连通的通道。

串联质谱仪405包括沿着束路径464布置并位于碰撞/反应池430的相反侧的第一四极质谱仪420和第二四极质谱仪440。在不同的实施方案中，碰撞/反应池430可以是具有用于离子碰撞或离子反应的池气体的池。离子透镜414可以沿着第一四极质量分析器420之前的束路径布置在串联质谱仪405的输入侧。离子检测器450可以沿着第二四极质量分析器440之后的束路径布置在串联质谱仪405的输出侧。离子检测器450可以被耦合以向工作站120提供输出信号。

碰撞/反应池430沿着束路径464布置在第一四极质量分析器420与第二四极质量分析器440之间。碰撞/反应气体源438(例如，加压贮存器)可以被配置用于使一种或多种(例如，混合的)碰撞/反应气体流入碰撞/反应池430的内部。碰撞/反应池430可以包括具有四极电极的离子导向器435，所述四极电极对应于QQQ配置中的中央的“Q”(在图4中表示为Q₀)。在实施方案中，电源可以从工作站120接收控制信号，并生成要施加到四极电极的AC电压信号，从而产生期望的射频(RF)场以引导离子通过池430。所述RF场用于通过限制离子在相对于纵向轴线的径向方向上的偏移而沿着纵向轴线将离子束聚集在路径464上。在实施方案中，池430中的离子导向器435是不具有质量过滤能力的仅RF设备。在另一实施方案中，如本领域技术人员所理解的，离子导向器435可以通过将DC电势叠加在RF电势上而用作质量过滤器。

第一四极质量分析器420和第二四极质量分析器440用于过滤沿着束路径464通过串联质谱仪405的离子的质量。离子导向器425和445分别在第一四极质量分析器420和第二质量分析器440中具有电极。质量分析器420充当第一(或池之前的)四极质量过滤器Q1。质量分析器440对应于第二(最终)四极质量过滤器Q2。第一四极质量分析器420具有用于控制哪些离子进入碰撞反应池430的第一四极值(Q1)。第二四极质量分析器440具有用于控制哪些离子行进到检测器450的第二四极值(Q2)。

在实施方案中，如本文所述，离子导向器425可以通过基于靶元素的精确质量将DC电势叠加在RF电势上而用作池前质量过滤器。在实施方案中，如下所述，离子导向器445还可以通过基于具有靶元素的多原子离子的精确质量将DC电势叠加在RF电势(例如，U电压信号、Vp电压信号)上而用作池后质量过滤器。在实施方案中，电源可以从工作站120接收控制信号125，并生成要施加到四极电极的DC电压信号和AC电压信号(例如，U电压信号、Vp电压信号)，从而产生期望的RF场以引导离子通过第一四极质量分析器420和第二四极质量分析器440并过滤离子。

参照图5至图6更详细地描述了示例性离子导向器。图5是根据实施方案的质量分析器440中的离子导向器445的例子的示意性透视图。离子导向器445位于质量分析器440中的入口与出口之间。入口透镜522可以位于入口处，并且出口透镜524可以位于出口处。

离子导向器445包括多个离子导向器电极503(或“杆电极”)。离子导向器电极503围绕离子导向器445的纵向轴线L彼此圆周地间隔开。每个离子导向器电极203被定位成与纵向轴线L相距一定径向距离(并与所述纵向轴线正交)，并且沿着纵向轴线L伸长。因此，离子导向器电极503限定了入口透镜522附近的离子导向器入口507、与离子导向器入口507轴向间隔开离子导向器电极503的轴向长度且在出口透镜524附近的离子导向器出口509、以及从离子导向器入口507延伸至离子导向器出口509的轴向伸长的离子导向器内部511。

图5展示了具有四极配置(四个离子导向器电极)的离子导向器445的一个实施方案。在其他实施方案中，离子导向器445可以具有高阶多极配置，例如，六极(六个离子导向器电极)、八极(八个离子导向器电极)、或甚至更高阶多极配置。离子导向器电极503可以是具有圆形截面的圆柱形。替代性地，在四极情况下，离子导向器电极503面向离子导向器内部511的表面可以具有双曲线轮廓。作为另一替代方案，离子导向器电极503可以具有多边形(棱柱形，例如正方形、矩形等)的截面。

图6是图5所示的离子导向器445的示意性侧(长度方向)视图，所述离子导向器具有电压源610。电压源610可以用于将DC电势和AC电势施加到离子导向器445的各种部件上。在一个例子中，电压源610包括叠加在与离子导向器电极603连通的第一DC源DC1上的RF源RF，如示意性地描绘为电压源RF+DC1。电压源610进一步包括耦合到出口透镜524的第二DC源DC2，并且可以进一步包括耦合到入口透镜522的第三DC源DC3。各种RF源和DC源可以是相同或不同电压源的一部分，并且可以包括电源。电压源610可以作为工作站120或ICP-QQQ405的一部分的一个或多个单独的部件提供，或者电耦合在工作站120与ICP-QQQ 405之间或者与工作站120或ICP-QQQ 405电耦合。

取决于特定的应用，离子导向器425和435可以与如上所述的离子导向器445完全相同或相似。可以利用相同或相似的电压源610来将RF电势和DC电势施加到离子导向器425和435(就像离子导向器445一样)，但可以进行调整以设置质量分析器120中的质量过滤和通过池130的离子流。

质量分析器420、440可以是适合于ICP-MS的任何类型的质量分析器。质量分析器的例子包括但不限于：多极电极结构(例如，四极质量过滤器、线性离子阱、三维保罗阱等)、飞行时间(TOF)分析器、磁性和/或扇形电场仪器、静电阱(例如Kingdon、Knight和

阱)和离子回旋共振(ICR)阱(FT-ICR或FTMS，也称为潘宁阱)。根据实施方案，碰撞/反应池430被配置用于发射离子作为离子脉冲或离子包(如下文进一步描述的)，但是可以与从碰撞/反应池430接收(多个)离子脉冲的连续束(例如，非脉冲、非陷捕、或非存储)质量分析仪器结合使用，诸如四极质量过滤器440或者被配置用于非脉冲操作的其他多极设备、扇形仪器(例如包含磁性和/或扇形电场，包括双聚焦仪器)等。

离子检测器450可以是被配置用于收集并测量从质量分析器440输出的质量区分离子的通量(或电流)的任何设备。离子检测器的例子包括但不限于：电子倍增器、光电倍增管、微通道板(MCP)检测器、图像电流检测器和法拉第杯。离子检测器450(至少地，接收离子的前部)可以以九十度角定向到质量分析器440的离子出口。然而，在其他实施方案中，离子检测器450可以与质量分析器440的离子出口一起位于轴上。

在操作中，质量分析器420接收离子束，并作为池前质量过滤器在离子束的不同质荷(m/z)比的基础上将这些离子分离开或分类，然后再将离子束输出到碰撞/反应池430。质量分析器440从碰撞/反应池430接收离子束并且在其不同质荷(m/z)比的基础上将这些离子分离开或分类。分离开的离子穿过质量分析器440并到达离子检测器450。分离开的离子穿过质量分析器440并到达离子检测器450。离子检测器450检测并计数每个离子并且将电子检测器信号(离子测量信号)输出到工作站120的数据获取部件(诸如元素分析器122)。由质量分析器420、440进行的质量区分使得离子检测器450能够检测并且计数具有特定m/z比的、与具有其他m/z比的离子(从样本的不同分析物元素中得到的)分离开的离子，并且由此针对待分析的每个离子质量(并且因此每个分析物元素)而产生离子测量信号。可以按顺序检测并计数具有不同m/z比的离子。

元素分析器122处理从离子检测器450接收的信号并且生成质谱，所述质谱示出了所检测的每个离子的相对信号强度(丰度)。因此，在给定m/z比(并且因此给定分析物元素)下测量的信号强度与在由ICP-QQQ 405处理的样本中的该元素的浓度成正比例。以这种方式，可以确认包含在被分析样本中的化学元素的存在并且可以确定所述化学元素的浓度。

尽管在图4中未具体地示出，但是通过离子导向器和其他离子光学器件的离子光轴可以从通过入口进入质量分析器440的离子光轴偏离，并且可以提供离子光学器件以引导离子束通过所述偏离。通过这种配置，可以从离子路径464移除附加的中性物质。

参照用于分析靶元素的方法(图7至图11)、示例用户接口(图13)以及单原子离子的精确质量和用于分析多原子离子中的靶元素的带有质量偏差校正的精确质量的示例(图12和图14至图15)，进一步描述了所述操作。

使用ICP-MS分析多原子离子中包含的靶元素同位素

图7是展示了根据本公开的实施方案的用于使用ICP-MS来分析多原子离子中包含的靶元素同位素的方法700的流程图(步骤710-760)。为简洁起见，方法700是参照系统410进行描述的，但不一定限于元素分析器系统410。还参考多原子离子中的靶元素同位素的例子描述来方法700，所述例子是说明性的并且并不意图限制本发明。

初始化

首先，对用于靶元素同位素的元素分析的质谱仪进行初始化(步骤710)。例如，对串联质谱仪405进行初始化，所述串联质谱仪包括沿着离子路径在等离子体源408与离子检测器450之间的反应池的相反侧上串联布置的第一四极质量分析器和第二四极质量分析器。

图8展示了用于进行初始化步骤710的示例方法(步骤810-840)。在步骤810中，将参数输入到元素分析器系统410中。在一个实施方案中，可以使用用户接口来使用户能够输入参数。根据特征，这些输入参数可以包括考虑到由质量偏差校正确定的精确质量来标识多原子中包含的靶元素同位素的参数。这些参数可以包括标识靶元素的质量数，选择是否进行质量偏移计算，以及选择是否进行质量偏差校正以确定精确质量。

在图13所示的一个示例实施方式中，可以向观看显示设备的用户显示用户接口控制面板1300。例如，考虑以下情况：靶元素是钛同位素(49⁺)，并且正在具有铵基化合物(NH₂(NH₃)₄)的多原子离子中分析所述靶元素的存在与否。提供控件以使用户能够选择质量偏移(按钮1302)、调谐模式(下拉列表1304)、转到质量标度显示(按钮1306)、和显示元素信息(按钮1308)。

控制面板1300可以包括允许用户选择靶元素的第一面板1310。如图13所示，面板1310可以示出元素周期表的图解表示。可以用与背景颜色不同的颜色来突出显示可能可供选择的元素(诸如Ti)。用户可以通过允许在控制面板1300上进行选择的用户接口来选择元素Ti。例如，用户可以使用外围设备(诸如鼠标或触控板)或触摸屏(响应于手指或触控笔)来选择元素Ti。还可以使用语音或其他类型的控件。

可以显示进一步的面板1320以允许进一步表征与所选元素Ti相关的输入。例如，复选框或其他类型的用户接口元素可以用于允许用户选择期望将哪个Ti同位素作为靶元素同位素进行分析。在这种情况下，示出选中Ti⁺＝49的复选框，其中同位素的百分比丰度为5.41％。

可以显示进一步的面板1330以示出为Q1、Q2值和质量偏移值选择的输入参数的概要。在这个例子中，显示Q1＝49、并且Q2＝133并且质量偏移为84。面板1340可以显示有允许用户选择是设置质量、设置预定义偏移、选择NH3团簇的类型还是设置自定义偏移的复选框或其他用户接口元素。

在图13的示例UI中，可以看到用户选择了调谐模式NH₃。用户还可以设置质量对；Q1＝49，并且Q2为133。作为响应，元素分析器122以包含⁴⁹Ti⁺且质量数为133的NH₃的多原子离子(氨团簇离子)的形式来测量靶元素(分析物)。然后，如本文所述，将应用新的质量偏差校正来计算Q2的精确质量。当选择转到质量标度按钮1306时，用户可以选择感兴趣的质量数而不是在面板1310中选择元素。元素信息按钮1308提供对感兴趣的同位素的潜在频谱干扰，例如对于⁴⁹Ti，示出了³²S¹⁷O、⁴⁸CaH等的潜在干扰。这可以帮助用户选择要测量的同位素。

例如，为了设置质量偏移，如当客户希望设置Q1＝49、Q2＝133时，可以采用以下三种方式：

1直接输入；用户直接为Q1输入49，并且为Q2输入133。

2用户“设置质量偏移”；用户为Q1输入49，并且为Q2选择预定义的偏移。

如果M⁺NH₄和+83(NH(NH₃)₄)是靶多原子离子，则检查+18(NH₄)和+83(NH(NH₃)₄)。

如果Q2＝Q1+200，则用户还使用客户偏移进行检查并输入200。

在步骤820中，加载样本以沿着离子路径引入从等离子体源发射的等离子体中从而形成带电离子流。样本可以是液体、固体或气体形式。样本可以根据特定的应用而变化。例如，在环境测试中，可以从土壤、大气、水源或其他要测试的材料中提取样本。例如，在钛同位素(⁴⁹Ti⁺)的情况下，加载的样本可能是土壤样本。

在步骤830中，将设置电压施加到一个或多个离子透镜上，所述一个或多个离子透镜沿着通过质谱仪的离子路径使带电离子流聚焦。在给出如何设置施加到离子透镜414的电压以沿着通过串联质谱仪405的离子路径L使带电离子流聚焦的本描述后，施加这样的电压对于本领域技术人员而言是众所周知的并且将是显而易见的。

类似地，在步骤840中，以设置的流速施加流动池气体作为反应池430中的反应物。取决于应用，施加流动池气体是众所周知的，并且在给出如何以一定气体速率施加到流动池气体以用作反应池430中的反应物的本描述后，这对于本领域技术人员而言将是显而易见的。例如，在钛同位素(⁴⁹Ti⁺)的情况下，流动池气体可以是以一定流速施加的氨基化合物。

第一精确质量(EM1)确定

在步骤720中，根据与靶元素同位素相对应的质量数以及与靶元素同位素相对应的第一质量偏差(也称为质量偏移)来确定靶元素同位素的第一精确质量(EM1)。确定第一精确质量(EM1)是众所周知的，并且可以使用用于确定EM1的常规方法，这在给出本描述后对于本领域技术人员而言将是显而易见的。例如，在靶元素同位素(Ti⁺)的情况下，可以确定精确质量等于与靶元素同位素(Ti⁺)相对应的质量数(49)和与靶元素同位素(Ti⁺)相对应的第一质量偏差。EM1的该确定可以由质量过滤器控制器124自动基于在存储在存储器中的靶元素同位素值和第一质量偏差值(也称为质量偏移值)的表中进行查找来进行，或者直接通过从曲线图或图中提供的相似值的计算来进行。例如，可以在图3B中的表320中查找条目330。可以使用用于确定单原子或单离子中靶元素同位素的精确质量EM1的任何常规技术。图12以表格和曲线图的形式示出了不同质量数同位素的精确质量和质量偏差的例子。这些精确质量和质量偏差是单原子或单离子中的靶同位素的精确质量和质量偏差。

带有质量偏差校正的第二精确质量(EM2)确定

如前所述，根据一个特征，本发明人已经发现可以在第二精确质量确定中使用的新质量偏差校正。本发明人发现，当在多原子离子中分析靶元素同位素时，该新质量偏差校正是有益的。在使用常规质量偏移技术出现误差的情况下，这更有帮助。本发明人发现这些误差出现在使用三重四极(ICP-QQQ)的串联质谱仪中，其中通常通过将Q2设置为不等于Q1来避免频谱损耗。

在步骤730中，进行评估以判定是否需要质量偏差校正。在一个实施方案中，质量过滤器控制器124评估是否需要对多原子离子中包含的靶元素同位素的元素分析进行质量偏差校正。在一个实施方案中，该评估涉及比较Q2值是否等于(或不等于)Q1值。例如，当Q2不等于Q1时，需要进行质量偏差校正。

当需要进行质量偏差校正时，控制转到步骤732，以确定多原子离子中靶元素同位素的第二精确质量(EM2)。根据实施方案，根据与靶多原子离子相对应的质量数以及与反应池中的反应物相对应的质量偏差校正来确定第二精确质量(EM2)。例如，当Q2不等于Q1时，则靶元素同位素的EM2被确定为与靶多原子离子相对应的质量数同与反应池中的反应物相对应的质量偏差校正之和。在反应池中存在靶元素同位素(Ti⁺)和反应气体NH₃的情况下，Q2＝133并且Q1＝49(Q2不等于Q1)。于是，第二精确质量被确定为等于与靶多原子离子相对应的质量数(133)和与反应池中的反应物相对应的质量偏差校正。EM2的该确定可以由质量过滤器控制器124自动基于在存储在存储器中的靶元素同位素值和质量偏差校正值的表中进行查找来进行，或者直接通过从曲线图或图中提供的相似值的计算来进行。例如，可以在图3A中的表300中查找条目310。

当不需要进行质量偏差校正(即Q2＝Q1)时，控制转到步骤734，以确定靶元素同位素的第二精确质量(EM2)。根据实施方案，根据与靶离子相对应的质量数来确定第二精确质量(EM2)。例如，当Q2等于Q1时，则靶元素同位素的EM2被确定为与靶离子相对应的质量数133同铯的常规质量偏差之和。(铯是质量数为133的单原子元素，可以通过铯的常规质量偏差数据来获得单原子元素的精确质量。)如图12所示，EM2的该确定可以由质量过滤器控制器124自动基于在存储在存储器中的靶元素值和质量偏差值的表中进行查找来进行，或者直接通过从曲线图或图中提供的相似值的计算来进行。

示例EMI和EM2确定

在一个例子中，靶元素同位素包括质量数为49的钛(Ti)，钛包含在质量数为133的多原子离子Ti+NH₂(NH₃)₄中，并且反应物池中的反应物包括NH₃池气体。在步骤720中，第一精确质量(EM1)是值等于约48.947865的第一精确质量(EM1)。当需要质量偏差校正时，获得的第二精确质量(EM2)是值等于约133.072785的第二精确质量(EM2)(步骤732，行310)当不需要质量偏差校正时，确定第二精确质量(EM2)获得值等于约132.905452的第二精确质量(EM2)(步骤734，行330)。

设置第一和第二四极(Q1，Q2)

在步骤740中，基于从步骤720确定的第一精确质量(EM1)为质谱仪设置第一四极(Q1)。该设置可以包括施加控制电压以过滤质量数等于Q1以下的质量。图9更详细地示出了步骤740的示例实施方式。首先，基于确定的第一精确质量(EM1)来计算一组DC和AC控制电压(AC1，DC1)(步骤910)。然后，施加所述一组确定的DC和AC控制电压(AC1，DC1)以过滤质量数等于Q1以下的质量(步骤920)。

在步骤750中，基于从步骤732或步骤734确定的第二精确质量(EM2)为质谱仪设置第二四极(Q2)。该设置可以包括施加控制电压以过滤质量数等于Q2以下的质量。在图10所示的进一步例子中，步骤750可以涉及基于所确定的第二精确质量(EM2)来计算一组DC和AC控制电压(AC2，DC2)(步骤1010)。然后，施加所述一组确定的DC和AC控制电压(AC2，DC2)以过滤质量数等于Q2以下的质量(步骤1020)。

可以在工作站120中进行步骤740和750。在一个实施方案中，质量过滤器控制器124可以进行步骤910和1010中的计算，并将控制信号输出到电压源610。电压源610然后可以进行步骤920和1020，并将对应的控制电压施加到四极质量分析器420和440。

在实施方案中，电压控制信号是具有施加的DC振幅(U)和AC幅度(Vp)的电压信号。实际电压U和Vp的计算类似于众所周知的四极质量过滤器控制，不同之处在于使用了本文所述的离子的精确质量(EM1和EM2)。例如，可以根据以下等式(等式1)计算电压U和Vp：

a＝8eU/(mr²f²)，q＝4eVp/(mr²f²) (等式1)，

其中a、q是Mathieu方程的归一化参数，

f：AC频率，U：施加的DC电压，V：施加的AC振幅，

m：离子的精确质量(上述EM1或EM2)，并且

r：四极电极之间的有效半径。

四极质量过滤器的质量分辨率(Δm)由“a”和“q”确定。在一个例子中，约a＝0.237、q＝0.706用于Δm＝1amu。

为了易于使用，用户可以通过UI 140输入质量数以选择靶元素同位素。但是，质量过滤器控制器124可以使用离子的精确质量(EM1或EM2)来计算施加到Q极过滤器的实际电压U和Vp。例如，为了从输入质量数计算精确质量(EM2)，质量过滤器控制器124可以：

当以Ti⁺NH₂(NH₃)₄的形式来测量⁴⁹Ti时，并且靶多原子离子的质量数为49+14×5+1×14＝133，

确定精确质量(EM2)等于133.072785(步骤732)，所述精确质量被用于为第2四极Q2计算和施加电压U和Vp(步骤1010和1020)。

在给出本描述后，如对于本领域技术人员而言显而易见的是，根据期望的离子流并通过池430和质量分析器420、440进行过滤，可以以各种方式将DC电压和AC电压施加到电极上。除了如本文所述的基于离子的精确质量计算电压(U，Vp)以提高灵敏度之外，还可以使用其他技术来控制电场和离子流。

在一个实施方案中，第一DC源DC1向离子导向器电极503施加沿所述离子导向器电极的长度恒定的负DC偏置电势。在另一个实施方案中，第一DC源DC1可以被配置用于沿着离子导向器电极503的长度生成轴向DC电势梯度。为此，第一DC源可以提供可以分别耦合到离子导向器电极503的入口端和出口端的两个不同的DC电势。例如，DC电势可以在入口端和出口端耦合到离子导向器电极503的导电层或电阻层。应用轴向DC电势梯度可能对于保持离子在正向方向上移动并防止离子通过入口透镜522逃逸出离子导向器546是有用的。此外，第二DC源DC2可以将出口DC电势施加到出口透镜524。除了或替代轴向DC电势梯度，在所期望的时间量内将离子传输至离子导向器536中之后，可以增大施加到入口透镜522的DC电势DC3以防止离子通过池入口透镜522逃逸出离子导向器536，并且防止附加离子从离子源108转移至离子导向器536。

输出信号生成

在步骤760中，系统100(元素分析器122)生成表示靶元素同位素的多原子离子中的一个或多个元素的输出信号。如图11所示，在一个实施方案中，步骤760可以包括以下步骤(1110-1130)。这些步骤可以在耦合到离子检测器150的元素分析器122的控制下进行。

首先，元素分析器122等待设置的积分时间(步骤1110)。该设置的积分时间可以是可以根据被分析的靶元素、检测器450上离子流的强度(strength)或强度(intensity)或其他设计考虑而变化的预定时间。在这段时间内，元素分析器122对检测器450输出的检测信号进行积分以获得积分信号(步骤1120)。然后可以输出积分信号(步骤1130)。元素分析器122可以输出积分信号作为输出信号，以存储在存储器中、传输到远程站点或用于显示。

优点是，在以包含靶元素原子或离子的多原子离子的形式来检测这些离子的方法中，可以更准确地测量这些离子。

钛和氨池气体的例子是说明性的，并且并不意图进行限制。在另一个例子中，使用水蒸气池气体。靶元素同位素包括质量数为49的钛(Ti)，钛包含在质量数为133的多原子离子Ti⁺H¹²(H₂O)₄中，并且反应物池中的反应物包括H₂O池气体。在步骤720中，第一精确质量(EM1)是值等于约48.947865的第一精确质量(EM1)。当需要质量偏差校正时，获得的第二精确质量(EM2)是值等于约133.084025的第二精确质量(EM2)(步骤732)。当不需要质量偏差校正时，确定第二精确质量(EM2)获得值等于约132.905432(常规质量偏差值)的第二精确质量(EM2)。

在例子中，用于根据不同的池气体对多个不同的多原子离子中的这些多个不同靶同位素中的任何或所有靶同位素进行精确质量确定的质量偏差校正值可以存储在表或存储器中，以供质量过滤器控制器124查找或访问。替代性地，考虑了根据不同的池气体对多个不同的多原子离子中的这些多个不同靶同位素中的任何或所有靶同位素的质量偏差校正的精确质量的值可以存储在表或存储器中，以供系统控制器查找或访问。在仍进一步的例子中，可以由质量过滤器控制器124直接计算用于精确质量确定的质量偏差校正值(或者考虑了质量偏差校正的精确质量值)。

在实施方案中，使用MS(四极MS、TOF MS、扇形场MS等)的元素分析器可以使用如本文所述确定的精确质量来控制MS的操作。例如，质量过滤器控制器124可以基于多原子离子中靶离子的精确质量来控制MS(通过RF的振幅或频率、磁场强度或数据采集时间)。当靶离子处于包含待测量元素同位素的多原子离子中时，质量过滤器控制器124可以使用不同的计算或转换表从靶离子的质量数获取精确质量。当靶离子被评估为单原子离子时，精确质量不同于靶离子的精确质量。

在进一步的实施方案中，使用具有四极的ICP-MS(ICP-QQQ)的元素分析器可以使用如本文所述确定的精确质量来控制ICP-QQQ的操作。在一个实施方案中，当将ICP-QQQ设置为进行质量偏移(即Q2不等于Q1)时，质量过滤器控制器124可以基于多原子离子中靶离子的精确质量来控制ICP-QQQ中的第二四极(Q2)。为了设置第二四极，系统控制器可以基于多原子离子中靶离子的确定精确质量来控制MS(通过RF的振幅或频率、磁场强度或数据采集时间)。与当Q2＝Q1(Q1和Q2基于反应池之前和之后在MS上设置的质量数)时相比，当Q1不等于Q2时，质量过滤器控制器124可以使用不同的计算或转换表从靶离子的质量数获取精确质量。当靶离子处于包含待测量元素同位素的多原子离子中时，质量过滤器控制器124可以使用不同的计算或转换表从靶离子的质量数获取精确质量。当靶离子被评估为单原子离子时，精确质量不同于靶离子的精确质量。

图15展示了在NH₃池气体模式下的133Cs+和⁴⁹Ti⁺NH₂(NH₃)₄的示例Q2扫描质谱。图15示出了133Cs与多原子离子之间的精确质量差异。在一项测试中，ICP MS仪器(可从Agilent Technologies,Inc.获得的安捷伦8900ICP-MS/MS系统)基于原子的精确质量进行操作，因此133Cs的质量精确地测量为133，但⁴⁹TiNH₂(NH₃)₄不是。如在图15中可以看出，133Cs和⁴⁹Ti多原子频谱(1510，1520)的叠加展示了常规方法下的质量偏差，因为在常规计算下将寻求133Cs的标称质量，其中Ti多原子离子的真实峰值最大值示出了偏差。在1515处示出了真实峰值最大值的差异。该差异是如本文中本发明人所描述的校正的质量偏差的例子。

示例计算系统

在实施方案中，工作站120(包括元素分析器122和质量过滤器控制器124)可以包括一个或多个处理器(通常基于电子器件)，所述一个或多个处理器可以表示提供整体控制的主电子处理器(例如，系统控制器)以及针对专用控制操作或特定信号处理任务而配置的一个或多个电子处理器(例如，图形处理器单元或GPU、数字信号处理器或DSP、专用集成电路或ASIC、现场可编程门阵列或FPGA等)。工作站120还可以包括一个或多个存储器(易失性和/或非易失性)(包括但不限于存储器130)，用于存储数据和/或软件。工作站120还可以包括：一个或多个设备驱动器，所述一个或多个设备驱动器用于控制一种或多种类型的用户接口设备(诸如UI 140)并且在用户接口设备与同用户接口设备通信的工作站130的部件之间提供接口。这些用户接口设备可以包括用户输入设备(例如，键盘、小键盘、触摸屏、鼠标、操纵杆、轨迹球等)和用户输出设备(例如，显示屏、打印机、视觉指示器或警告、可听指示器或警告等)。在各个实施方案中，工作站120可以被认为包括一个或多个用户输入设备和/或用户输出设备或至少被认为与它们通信。

工作站120还可以包括包含在存储器中和/或包含在一种或多种类型的计算机可读介质上的一种或多种类型的计算机程序或软件。计算机程序或软件可以包含用于控制或执行ICP-MS系统100和410的各种操作的非暂态指令(例如，逻辑指令)。计算机程序或软件可以包括应用软件和系统软件。系统软件可以包括操作系统(例如Microsoft

操作系统或Apple

操作系统)，该操作系统用于控制和管理工作站120的各种功能，包括在硬件与应用软件之间的交互。具体地，所述操作系统可以提供可经由用户输出设备显示的图形用户接口(GUI)，并且通过所述图形用户接口用户可以与使用的用户输入设备交互。工作站120还可以包括一个或多个数据获取/信号调节部件(DAQ)(如可以以硬件、固件、和/或软件方式体现)，所述DAQ用于接收和处理由离子检测器450输出的离子测量信号，包括格式化由GUI以图形形式呈现的数据。

工作站120(包括质量过滤器控制器124)可以进一步包括池控制器(或控制模块)，所述池控制器被配置用于：控制对碰撞/反应池430的操作；并且使池操作与对离子源402、离子光学器件414、以及ICP-MS系统100和410中提供的任何其他离子处理设备的操作相协调和/或同步。除了针对质量分析器420、440的上述质量过滤器控制之外，还可以提供对池430和其他部件的这种控制操作。

将理解的是，图1是工作站130的例子的与本公开一致的高级示意性描绘。根据实际实施的需要，可以包括其他部件，诸如，附加结构、设备、电子器件、和计算机相关或电子处理器相关的部件。还将理解的是，将工作站120示意性地表示为旨在表示可以被提供的结构(例如，电路系统、机制、硬件、固件、软件等)的功能块。仅用于展示的目的，各种功能块以及它们之间的任何信号链路是任意定位的，而不是以任何方式进行限制。本领域技术人员将理解的是，实际上，工作站120的功能可以以各种方式实施，并且不一定以图1中展示的和通过本文例子描述的精确方式实施。

本文在元素分析器系统和方法的上下文中描述了示例实施方案。这些示例实施方案包括具有用于如本文所述的精确质量确定的控制逻辑的工作站120，所述控制逻辑可以以软件、固件、硬件或其任何组合来实施。以下描述仅是说明性的并且并不意图以任何方式进行限制。受益于本公开的本领域普通技术人员将容易联想到其他实施方案。将详细参考附图中图示的示例实施方案的实施方式。贯穿附图和以下描述，将尽可能地使用相同的附图标记来指代相同或相似的项。

进一步的实施方案

1.一种用于控制对通过电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)的离子束中的多原子离子的质量过滤的方法，所述方法包括：确定表示具有靶同位素的多原子离子的精确质量的多原子离子质量数据；基于所确定的多原子离子质量数据生成第一控制信号；以及将所述第一控制信号输出到ICP-MS，以基于质量对通过所述ICP-MS到达离子检测器的所述离子束中的所述多原子离子进行过滤。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多原子离子质量数据包括具有所述靶同位素的所述多原子离子的精确质量。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其进一步包括将质量数据存储在存储器中包括存储所述多原子离子质量数据。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述确定包括访问存储在存储器中的所述多原子离子质量数据。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述确定包括计算具有所述靶同位素的所述多原子离子的精确质量。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述确定包括进行表查找来确定具有所述靶同位素的所述多原子离子的精确质量。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其进一步包括将质量偏差校正数据存储在存储器中，其中，所述质量偏差校正数据基于靶同位素和池气体。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述ICP-MS包括具有被控制用于过滤离子质量的第一质量分析器和第二质量分析器的三重四极ICP-MS，并且所述第一控制信号被输出到所述第二质量分析器以控制施加到所述第二质量分析器的一个或多个电压信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述一个或多个电压信号包括DC电压信号(U)和AC电压信号(Vp)，并且进一步包括将所述U电压和所述Vp电压施加到所述第二质量分析器中的四极电极上，以控制穿过所述第二质量分析器的所述离子束的质量过滤。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述ICP-MS包括具有质量分析器的单四极ICP-MS，并且所述第一控制信号被输出到所述质量分析器，以控制通过所述质量分析器的所述离子束的质量过滤。

11.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其进一步包括：检测具有入射在所述离子检测器上的靶同位素的所述多原子离子以获得原始数据，进行预处理并输出表示所检测到的多原子离子的经预处理数据以进行分析并向用户显示。

12.一种其上存储有指令的非暂态计算机可读存储设备，所述指令在由至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器进行用于控制通过电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)的离子束中的多原子离子的质量过滤的操作，其中，所述操作包括：确定表示具有靶同位素的多原子离子的精确质量的多原子离子质量数据；基于所确定的多原子离子质量数据生成第一控制信号；以及将所述第一控制信号输出到所述ICP-MS，以基于质量对通过所述ICP-MS的所述离子束中的所述多原子离子进行过滤。

13.一种可配置用于在电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)中使用的元素分析器系统，包括：用户接口，所述用户接口使得用户能够输入选择以用于分析多原子离子中包含的靶同位素；以及一个或多个处理器，所述一个或多个处理器耦合到所述用户接口并被配置用于接收表示所述输入选择的数据，并且进一步被配置用于：确定表示具有靶同位素的多原子离子的精确质量的多原子离子质量数据；基于所确定的多原子离子质量数据生成第一控制信号，并发起将所述第一控制信号输出到ICP-MS，以基于质量对通过所述ICP-MS的所述离子束中的所述多原子离子进行过滤。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述多原子离子质量数据包括具有所述靶同位素的所述多原子离子的精确质量。

15.根据权利要求13或14中任一项所述的系统，其进一步包括存储包括多原子离子质量数据的质量数据的存储器。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被配置用于访问存储在所述存储器中的所述多原子离子质量数据。

17.根据权利要求13-16中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被配置用于计算具有所述靶同位素的所述多原子离子的精确质量。

18.根据权利要求13-16中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个处理器进一步被配置用于进行表查找以确定具有所述靶同位素的所述多原子离子的精确质量。

19.根据权利要求13-18中任一项所述的系统，其中，所述一个或多个处理器进一步被配置用于将质量偏差校正数据存储在存储器中，其中，所述质量偏差校正数据基于ICP-MS中用于在离子束中形成多原子离子的靶同位素和池气体。

20.根据权利要求13-19中任一项所述的系统，其中，所述ICP-MS包括具有被控制用于过滤离子质量的第一质量分析器和第二质量分析器的三重四极ICP-MS，并且其中，所述一个或多个处理器被配置用于将所述第一控制信号输出到所述第二质量分析器以控制施加到所述第二质量分析器的一个或多个电压信号。

21.根据权利要求20所述的系统，其进一步包括耦合到所述第二质量分析器的电源，其中，所述电源生成施加到所述第二质量分析器的所述一个或多个电压信号，并且其中，所述一个或多个电压信号包括DC电压信号(U)和AC电压信号(Vp)，并且进一步包括将所述U电压和所述Vp电压施加到所述第二质量分析器中的四极电极上，以控制穿过所述第二质量分析器的所述离子束的质量过滤。

22.根据权利要求13-19中任一项所述的系统，其中，所述ICP-MS包括具有质量分析器的单四极ICP-MS，并且所述第一控制信号被输出到所述质量分析器，以控制通过所述质量分析器的所述离子束的质量过滤。

23.根据权利要求13-22中任一项所述的系统，其中，ICP-MS包括离子检测器，所述离子检测器检测具有入射在所述离子检测器上的靶同位素的所述多原子离子以获得原始数据，并输出表示所检测到的多原子离子的经预处理数据以进行分析并向用户显示。

24.一种用于分析多原子离子中包含的靶元素同位素的方法，所述方法包括：对用于所述靶元素同位素的元素分析的质谱仪进行初始化，所述质谱仪包括等离子体源、沿着离子路径在反应池的相反侧上串联布置的第一四极质量分析器和第二四极质量分析器、以及检测器；确定所述靶元素同位素的第一精确质量(EM1)；评估是否需要对所述多原子离子中包含的所述靶元素同位素的元素分析进行质量偏差校正；当需要进行质量偏差校正时，确定存在于所述多原子离子中的所述靶元素同位素的第二精确质量(EM2)；基于所确定的第一精确质量来设置第一四极(Q1)质量分析器；基于所确定的第二精确质量来设置第二四极(Q2)质量分析器；以及生成表示检测到的具有所述靶元素同位素的多原子离子的输出信号。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，确定所述靶元素同位素的EM1包括：根据与单原子离子中的所述靶元素同位素相对应的质量数来确定EM1；以及，当需要进行质量偏差校正时，确定EM2包括根据与所述靶多原子离子相对应的质量数以及与反应池中的反应物相对应的质量偏差校正来确定EM2。

26.根据权利要求24所述的方法，其中，确定所述靶元素同位素的所述第一精确质量(EM1)包括确定同与所述靶元素同位素相对应的质量数以及与所述靶元素同位素相对应的第一质量偏差的函数相等的第一精确质量(EM1)值；并且其中，确定所述靶元素同位素的第二精确质量(EM2)包括确定所述第二精确质量(EM2)值同与所述靶多原子离子相对应的质量数以及与所述反应池中的反应物相对应的质量偏差校正的函数相等。

27.根据权利要求24所述的方法，其中，确定所述第一和第二精确质量(EM1，EM2)中的每一个包括从存储器中存储的质量数据访问对应的第一和第二精确质量，或者计算对应的第一和第二精确质量。

28.根据权利要求24所述的方法，其中，所述靶元素同位素包括质量数为49的钛(Ti)，钛包含在质量数为133的多原子离子Ti+NH₂(NH₃)₄中，并且所述反应物池中的所述反应物包括NH₃池气体。

29.根据权利要求24所述的方法，其中，所述靶元素同位素包括质量数为49的钛(Ti)，钛包含在质量数为133的多原子离子Ti+H₁₂(H₂O)₄中，并且所述反应物池中的所述反应物包括H₂O池气体。

30.根据权利要求24-29中任一项的方法，其中，对所述质谱仪进行初始化包括：使用户能够通过用户接口输入参数；加载样本以沿着所述离子路径引入从所述等离子体源发射的等离子体中从而形成带电离子流；将设置电压施加到一个或多个离子透镜上，所述一个或多个离子透镜沿着通过所述质谱仪的所述离子路径使所述带电离子流聚焦；以及以设置的流速施加流动池气体作为所述反应池中的反应物。

31.根据权利要求24-30中任一项的方法，其中，基于所确定的第一精确质量为所述质谱仪设置所述第一四极(Q1)包括施加控制电压以过滤某个质量数以下的质量。

32.根据权利要求24-31中任一项的方法，其中，基于所确定的第二精确质量为所述质谱仪设置所述第二四极(Q2)包括施加控制电压以过滤某个质量数以下的质量。

33.一种元素分析器系统，包括：电感耦合等离子体质谱仪；耦合到所述电感耦合等离子体质谱仪的工作站，其中，所述工作站包括：用户接口，所述用户接口使得用户能够输入选择以用于分析多原子离子中包含的靶元素同位素；以及一个或多个处理器，所述一个或多个处理器耦合到所述用户接口并被配置用于接收表示所述输入选择的数据，并且被配置用于进行以下操作：确定所述靶元素同位素的第一精确质量(EM1)；以及评估是否需要对所述多原子离子中包含的所述靶元素同位素的元素分析进行质量偏差校正；当需要进行质量偏差校正时，根据与所述靶多原子离子相对应的质量数以及与所述反应池中的反应物相对应的质量偏差校正，确定所述靶元素同位素的第二精确质量(EM2)。

34.一种其上存储有指令的非暂态计算机可读存储设备，所述指令在由至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器进行根据权利要求1至7中任一项的方法。

尽管已经示出和描述了实施方案和应用，但是对于受益于本公开的本领域技术人员而言将显而易见的是，在不背离本文公开的发明构思的情况下，可以进行比上面提及的更多的修改。因此，本发明不受限于以上描述。

Claims (10)

1.一种用于控制对通过电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)的离子束中的多原子离子的质量过滤的方法，所述方法包括：

确定表示具有靶同位素的多原子离子的精确质量的多原子离子质量数据；

基于所确定的多原子离子质量数据生成第一控制信号；以及

将所述第一控制信号输出到ICP-MS，以基于质量对通过所述ICP-MS到达离子检测器的所述离子束中的所述多原子离子进行过滤。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多原子离子质量数据包括具有所述靶同位素的所述多原子离子的精确质量。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其进一步包括将质量数据存储在存储器中，包括存储所述多原子离子质量数据。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述确定包括访问存储在存储器中的所述多原子离子质量数据。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述确定包括计算具有所述靶同位素的所述多原子离子的精确质量。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述确定包括进行表查找来确定具有所述靶同位素的所述多原子离子的精确质量。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其进一步包括将质量偏差校正数据存储在存储器中，其中，所述质量偏差校正数据基于靶同位素和池气体。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述ICP-MS包括具有被控制用于过滤离子质量的第一质量分析器和第二质量分析器的三重四极ICP-MS，并且所述第一控制信号被输出到所述第二质量分析器以控制施加到所述第二质量分析器的一个或多个电压信号。

9.一种可配置用于在电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)中使用的元素分析器系统，包括：

用户接口，所述用户接口使得用户能够输入选择以用于分析多原子离子中包含的靶同位素；以及

一个或多个处理器，所述一个或多个处理器耦合到所述用户接口并被配置用于接收表示所述输入选择的数据，并且进一步被配置用于：

确定表示具有靶同位素的多原子离子的精确质量的多原子离子质量数据；

基于所确定的多原子离子质量数据生成第一控制信号；以及

发起将所述第一控制信号输出到ICP-MS，以基于质量对通过所述ICP-MS的所述离子束中的所述多原子离子进行过滤。

10.一种元素分析器系统，包括：

电感耦合等离子体质谱仪；

耦合到所述电感耦合等离子体质谱仪的工作站，其中，所述工作站包括：用户接口，所述用户接口使得用户能够输入选择以用于分析多原子离子中包含的靶元素同位素；以及

一个或多个处理器，所述一个或多个处理器耦合到所述用户接口并被配置用于接收表示所述输入选择的数据，并且进一步被配置用于：

确定所述靶元素同位素的第一精确质量(EM1)；

评估是否需要对所述多原子离子中包含的所述靶元素同位素的元素分析进行质量偏差校正；以及

当需要进行质量偏差校正时，根据与所述靶多原子离子相对应的质量数以及与反应池中的反应物相对应的质量偏差校正，确定所述目标元素同位素的第二精确质量(EM2)。

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