Die Kalibrierung wandelt das Rohsignal eines Instruments in einen aussagekräftigen Konzentrationswert um. Das grundlegende Prinzip besagt, dass die Antwort y in einem definierten Bereich proportional zur Konzentration x ist: y = m x + b. Die Kalibrierfunktion wird durch Messung von Standardlösungen bekannter Konzentration und Anpassung eines mathematischen Modells an die Daten ermittelt. Ohne ordnungsgemäße Kalibrierung liefert selbst das ausgefeilteste Instrument Daten von begrenztem Wert.

Die externe Standardkalibrierung ist der einfachste und am weitesten verbreitete Ansatz. Eine Reihe von Standards, die den Analyten in bekannten Konzentrationen enthalten, wird in einer Matrix hergestellt, die der Probe so genau wie möglich entspricht. Die Instrumentenantworten werden gegen die Konzentration aufgetragen, und die resultierende Regressionsgleichung wird verwendet, um unbekannte Konzentrationen aus ihren gemessenen Antworten zu berechnen. Diese Methode setzt voraus, dass sich Standards und Proben im Instrument identisch verhalten, was eine sorgfältige Matrixanpassung erfordert.

Die internen Standardmethode kompensiert Instrumentendrift, Injektionsvolumenschwankungen und Matrixeffekte. Eine bekannte Menge einer Verbindung (der interne Standard) – chemisch ähnlich dem Analyten, aber nicht in der Probe vorhanden – wird jedem Standard und jeder Probe zugesetzt. Das Verhältnis der Analytantwort zur internen Standardantwort wird für die Kalibrierung verwendet. Dieses Verhältnis eliminiert systematische Fehler, die beide Spezies gleichermaßen betreffen. Die interne Standardisierung ist in der Chromatographie und ICP-MS gängige Praxis.

Die Standardaddition wird eingesetzt, wenn Matrixeffekte stark sind und nicht in Kalibrierstandards nachgebildet werden können. Bekannte Mengen des Analyten werden direkt zu Aliquoten der Probe selbst gegeben. Die Instrumentenantwort wird gegen die zugegebene Konzentration aufgetragen, und der x-Achsenabschnitt der Regressionsgeraden ergibt die ursprüngliche Analytkonzentration (als negativer Wert). Die Standardaddition berücksichtigt Matrixeffekte inhärent, da alle Messungen in derselben Probenmatrix durchgeführt werden. Ihr Hauptnachteil ist der erhöhte Zeitaufwand pro Probe.

Der lineare dynamische Bereich ist das Konzentrationsintervall, in dem die Antwort-Konzentration-Beziehung innerhalb einer akzeptablen Toleranz linear bleibt. Ein Arbeiten außerhalb dieses Bereichs riskiert verfälschte Ergebnisse durch Sättigung (bei hohen Konzentrationen) oder ein schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis (bei niedrigen Konzentrationen). Eine Mehrpunktkalibrierung (5–8 Standards) wird gegenüber einer Einpunktkalibrierung bevorzugt, da sie die Bewertung der Linearität anhand des Korrelationskoeffizienten und der Residuenplots ermöglicht. Eine gewichtete Regression (1/x oder 1/x²) wird empfohlen, wenn die Varianz über den Konzentrationsbereich nicht konstant ist (Heteroskedastizität). Die Kalibrierung muss regelmäßig durch unabhängige Qualitätskontrollstandards, Blindwertmessungen und fortlaufende Kalibrierungsprüfungen zwischen den Probenanalysen verifiziert werden.