Single Quadrupole ICP-MS vs Triple Quadrupole ICP-MS

Význam tématu

Induktivně vázaná plazmová hmotnostní spektrometrie (ICP-MS) je klíčová pro rychlou a citlivou analýzu prvků v široké škále vzorků. Porovnání klasické jednočtvercové konfigurace s pokročilou tříčtvercovou (ICP-QQQ) odhaluje možnosti, jak dosáhnout nižších detekčních limitů, lepší přesnosti a spolehlivějšího potlačení spektrálních interferencí.

Cíle a přehled článku

Článek popisuje principy fungování ICP-MS, rozdíly mezi single quadrupole a triple quadrupole přístroji, jejich hlavní komponenty a aplikační oblasti. Klade důraz na výhody MS/MS režimu pro potlačení interferencí pomocí reaktivních plynů a ukazuje příklady reálných aplikací v environmentální, potravinářské a průmyslové analytice.

Použitá instrumentace

Popis základních modulů ICP-MS:

• Vstupní systém: vzorková kanyla, nebulizér a rozprašovací komora
• Plazmový zdroj: RF generátor a trojtrubicová „hořáková“ konstrukce z křemenného skla
• Rozhraní: vzorkovací a zbavovací kužel s malou aperturou pro přechod do vysokého vakua
• Ionově optický systém: vícestupňová čočka na fokusaci iontového paprsku
• Buněčný segment: kolizně-reakční buňka pro He či reaktivní plyny
• Hmotnostní analyzátor: jeden nebo dva kvadrupóly (MS/MS) pro dvojstupňové filtrování
• Detektor: elektronový násobič pro počítání jednotlivých iontů
• Software: kalibrace, zpracování špičkových signálů, časově rozlišená a izotopová analýza

Hlavní výsledky a diskuse

Porovnáním single quadrupole a ICP-QQQ byly získány následující poznatky:

• Nižší detekční limity u ICP-QQQ (obvykle o řád nižší než u klasické konfigurace)
• Odstranění izobarických a polyatomárních interferencí v režimu MS/MS
• Vyšší citlivost a rozsah měřitelných koncentrací (sub-ppt až stovky ppm)
• Možnost analýzy obtížně ionizovatelných prvků (Si, P, S, Cl, F) pomocí reaktivních plynů
• Využití ve speciálních aplikacích: speciation, LA-ICP-MS, spICP-MS, scICP-MS, GC-ICP-MS

Přínosy a praktické využití metody

ICP-MS a ICP-QQQ nacházejí uplatnění v:

• Monitoringu pitné a odpadní vody (více než 35 prvků v minutu)
• Kontrole potravin a agrochemických vzorků (nutriční a toxické formy)
• Horninářském a těžebním průzkumu (šířka spektra prvků v kyselých digestech)
• Polovodičovém a farmaceutickém průmyslu (ultrapřesné stanovení stopových kovů)
• Biologických a klinických studiích (analýza nanopartikelů a jednotlivých buněk)

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj:

• Automatizace a online kalibrace pro vyšší propustnost
• Další zdokonalení kolizně-reakčních režimů a nových plynů
• Integrace s pokročilými separačními technikami (HPLC, IC, CE, FFF)
• Zlepšení citlivosti detektorů pro nižší počet iontů
• Rozšíření aplikací v bioimagingu a geoimagingu LA-ICP-MS

Závěr

ICP-MS je všestranná technika pro kvantitativní a izotopovou analýzu prvků. ICP-QQQ přináší výrazné vylepšení ve stabilitě dat, potlačení interferencí a dosažitelné citlivosti, což otevírá nové možnosti v oblasti průmyslové, environmentální i klinické analytiky.

Reference

• EFSA Journal 2009, 7, 1351: Arsenic in Food
• Calder LM, in Nriagu and Nieboer (Eds.), Chromium in the Natural and Human Environments, Wiley, 1988
• Demar D. et al., Analysis of Platinum Group Elements using Triple Quadrupole ICP-MS, Agilent, 2022, 5991-6768EN