Resolution of 176 Yb and 176 Lu interferences on 176 Hf to enable accurate 176 Hf/177 Hf isotope ratio analysis using ICP-QQQ with MS/MS

Význam tématu

Analýza izotopového poměru 176Hf/177Hf je klíčová v geologii a geochronologii pro datování a sledování proměn mineralogických vzorků. Izotopové poměry hafnia poskytují informace o původu a vývoji hornin, přičemž 176Hf slouží jako indikátor radioaktivního rozpadu a masové frakcionace. Pro přesné stanovení je však nezbytné překonat isobarické interference 176Lu a 176Yb, které mohou zkreslit výsledky konvenčních ICP-MS metod.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace je demonstrovat, jak technologie ICP-QQQ v režimu MS/MS s plynem NH3 v kolizně-reakčním cellu (CRC) dokáže účinně rozlišit 176Hf od přítomných interferenčních izobarů 176Lu a 176Yb. Studie ukazuje, že použití dvou sekvenčních kvadrupólů (Q1 a Q2) zajišťuje selektivní průchod jen požadovaného izotopu do reakční buňky a zpět k detektoru.

Použitá metodika a instrumentace

Instrumentace

• Agilent 8800/8900 ICP-QQQ s dvěma kvadrupóly před a za CRC
• Micromist nebulizér, kvarcová sprchovací komora, SBS autosampler

Metodika

• Reakční plyn: 10 % NH3 v He (22 % nastavené kapacity)
• Q1 nastaven na jednotkovou hmotnost m/z 176 (eliminace Lu a Yb)
• Výběr produktu Hf(NH)(NH2)(NH3)3+ na m/z 258 pro 176Hf a analogicky m/z 259 pro 177Hf
• Optimalizace parametrů: RF výkon 1550 W, rychlost proudu nebula 1,15 L/min, Octopole Bias –6 V

Vzorky

• Standardní roztoky Hf, Lu, Yb a směs REE
• Přírodní minerální vzorek s vysokým obsahem Ca, Mg, Na, K a sulfátů

Hlavní výsledky a diskuse

Porovnávací měření tří režimů ukázala:

• Bez plynu (Single Quad): značné kladné odchylky poměru 176/177Hf kvůli přítomnosti Lu a Yb
• NH3 Single Quad bandpass: částečné potlačení, ale vznik nových amoniakových clusterů interferujících se signálem
• NH3 MS/MS: přesné a konzistentní 176/177Hf s odchylkou <0,5 % ve všech testovaných matricích

Zásadní bylo, že MS/MS režim zabraňuje vstupu nežádoucích iontů do CRC a eliminuje vznik vedlejších produktů v reakční buňce. Vzorky obsahující až 100 ppb Lu a Yb vykázaly díky masovému posunu s NH3 ve dvojitém kvadrupólu dobrou korekturu interferencí.

Přínosy a praktické využití metody

• Umožnění in situ analýzy izotopů hafnia bez předchozí chemické separace, vhodné i pro laserovou ablaci
• Rozšíření aplikačního rozsahu ICP-MS na poměry izobarických izotopů s vysokou přesností
• Zkrácení doby přípravy vzorku a snížení potenciálních chyb spojených s chemickou separací

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší využití ICP-QQQ MS/MS v geochemických studiích a průmyslovém QA/QC pro analýzu složitých matric, včetně:

• Datace vzorků pomocí LA-ICP-QQQ s přímou ablací bez nutnosti rozpouštění
• Analýzy ostatních klíčových izobarických párů v geologii a environmentální chemii
• Komplexních multielementárních strategií s dynamickým přepínáním mezi režimy on-mass a off-mass

Závěr

Studie prokázala, že technologie ICP-QQQ v MS/MS režimu s NH3 jako reakcním plynem poskytuje spolehlivou a univerzální metodu pro accurate stanovení izotopového poměru 176Hf/177Hf. Dvojitý kvadrupól umožňuje přesnou kontrolu iontové chemie v CRC, eliminuje isobarické interference a zajišťuje reprodukovatelné výsledky v různě složitých vzorcích.