New Design 1013 Ω Amplifiers for Measurement of Small Ion Beam Currents
Aplikace | 2015 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Měření velmi malých iontových proudů v rozsahu femtoampérů je klíčové pro analýzu vzácných materiálů, geochemické a kosmochemické studie, stejně jako pro sledování stopových prvků v průmyslové QA/QC. Přesnost takových analýz je primárně omezena poměrem signál/šum a elektronickým šumem detekčního systému.
Studie popisuje vývoj nových zesilovačů s 10^13 Ω zpětnovazebním rezistorem pro Thermo Scientific Triton Plus TIMS, Neptune Plus MC-ICP-MS a Noble Gas produktovou řadu. Hlavním cílem bylo dosáhnout až desetkrát lepšího poměru signál/šum, zkrátit dobu ustálení a zachovat stabilitu zisku.
Nové zesilovače s 10^13 Ω zpětnovazebním rezistorem přináší výrazné zlepšení poměru signál/šum, rychlé ustálení a dlouhodobou stabilitu, což umožňuje spolehlivou analýzu velmi nízkých iontových proudů v pokročilém izotopovém výzkumu.
ICP/MS
ZaměřeníOstatní
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Měření velmi malých iontových proudů v rozsahu femtoampérů je klíčové pro analýzu vzácných materiálů, geochemické a kosmochemické studie, stejně jako pro sledování stopových prvků v průmyslové QA/QC. Přesnost takových analýz je primárně omezena poměrem signál/šum a elektronickým šumem detekčního systému.
Cíle a přehled studie
Studie popisuje vývoj nových zesilovačů s 10^13 Ω zpětnovazebním rezistorem pro Thermo Scientific Triton Plus TIMS, Neptune Plus MC-ICP-MS a Noble Gas produktovou řadu. Hlavním cílem bylo dosáhnout až desetkrát lepšího poměru signál/šum, zkrátit dobu ustálení a zachovat stabilitu zisku.
Použitá instrumentace
- Thermo Scientific Triton Plus™ TIMS
- Thermo Scientific Neptune Plus™ MC-ICP-MS
- Noble Gas produktová řada
- Nová konstrukce zesilovačů s 10^13 Ω zpětnovazebním rezistorem a Relay Matrix pro rychlé přepínání mezi Faradayovými kelímky
Hlavní výsledky a diskuse
- Signál/šum zlepšen až 10× ve srovnání s 10^11 Ω zesilovači díky matematickému snížení Johnsonova šumu.
- Doba ustálení pod 3 s pro dosažení 100 ppm původního signálu.
- Výborná dlouhodobá stabilita zisku po dobu více než 1 roku.
- Interní přesnost (2 SE) na poměr 143Nd/144Nd blízko limitu počítacích statistik při intenzitách od 0,1 pA.
- Externí reprodukovatelnost 0,000102 (2 SD) při 50 fA a 0,000075 (2 SD) při 200 fA.
- Pro beamové toky nad 20 kcps jsou zesilovače 10^13 Ω přesnější než SEM, což naznačuje jejich výhodu při vyšších intenzitách.
- Dynamický rozsah optimalizovaný do ~500 fA odpovídá 50 mV na 10^11 Ω ekvivalentu.
Přínosy a praktické využití metody
- Analýza velmi malých vzorků (100 pg Nd, prach v ledovcových vrtech, inkluze v diamantech).
- Zvýšená citlivost a přesnost izotopických měření v geo- a kosmochemii.
- Eliminace limitů kalibrace mezi Faradayovou detekcí a iontovým počítačem.
- Využití v QA/QC pro detekci stopových prvků s vyšší spolehlivostí.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Zvyšování zpětnovazební rezistence a optimalizace elektronického šumu.
- Integrace moderních rychlých přepínacích systémů a vzdálené správy zesilovačů.
- Rozšíření aplikací do dalších typů hmotnostních spektrometrů pro ultra nízké proudy.
- Automatizace a zvýšení počtu detekčních kanálů při zachování nízkého šumu.
Závěr
Nové zesilovače s 10^13 Ω zpětnovazebním rezistorem přináší výrazné zlepšení poměru signál/šum, rychlé ustálení a dlouhodobou stabilitu, což umožňuje spolehlivou analýzu velmi nízkých iontových proudů v pokročilém izotopovém výzkumu.
Reference
- J.M. Koornneef; C. Bouman; J.B. Schwieters; G.R. Davies (2014) Measurement of small ion beams by Thermal Ionisation Mass Spectrometry using new 1013 Ohm resistors, Analytica Chimica Acta, 819, 49–55.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Thermo Scientific Triton XT TIMS
2018|Thermo Fisher Scientific|Brožury a specifikace
Thermo Scientific Triton XT TIMS Triton XT TIMS A new edition of the market leading Thermo Scientific™ Triton™ Series TIMS, capturing the best of technology for high-precision isotope ratio analysis. 2 Thermo Fisher Scientific: pioneering multicollector technologies, • First with…
Klíčová slova
triton, tritontims, timsisotope, isotopeamplifier, amplifierrpq, rpqcup, cupfaraday, faradaymulticollector, multicollectorfilament, filamention, ionmeasurements, measurementsamplifiers, amplifierssem, semcdd, cddprecision
Improvements in TIMS High Precision Isotope Ratio Measurements for Small Sample Sizes
2007|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application Note: 30136 Improvements in TIMS High Precision Isotope Ratio Measurements for Small Sample Sizes Dietmar Tuttas, Johannes Schwieters, Norbert Quaas, Claudia Bouman, Thermo Fisher Scientific, Bremen, Germany Introduction Key Words • Thermo Scientific TRITON • 1012 Ω Amplifiers •…
Klíčová slova
amplifiers, amplifiersfaraday, faradaytriton, tritonbaseline, baselinetera, teraneodymium, neodymiumtims, timscounting, countingcup, cupohm, ohmevacuated, evacuatedintensities, intensitieswasting, wastinglong, longamplifier
1013 Ω amplifier technology: How low can you go?
2017|Thermo Fisher Scientific|Technické články
SmartNotes SMART NOTE SN30439 1013 Ω amplifier technology: How low can you go? Introduction Accurate and precise isotope ratio measurements of low intensity ion beams is a prerequisite for applications in isotope geochemistry and nuclear safeguards, in particular investigating minor…
Klíčová slova
isotope, isotopecounting, countingbaseline, baselinenoise, noiseuncertainty, uncertaintyprecision, precisionmeasurements, measurementsplus, plusgain, gainelectronic, electroniccollector, collectorbeams, beamsneptune, neptunetriton, tritonthermo
Expanding the analytical range utilizing 1013 Ω amplifier technology: Measurement of 100 pg Nd samples
2018|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
TECHNICAL NOTE 30493 Expanding the analytical range utilizing 1013 Ω amplifier technology: Measurement of 100 pg Nd samples Authors Hauke Vollstaedt, Grant Craig, Nicholas Lloyd, and Johannes Schwieters Thermo Fisher Scientific, Bremen, Germany Keywords 1013 Ω amplifier technology, isotope ratio,…
Klíčová slova
filament, filamentisotope, isotopemeasurements, measurementsfractionation, fractionationoutgassed, outgassedprecision, precisioncup, cupsignal, signalfaraday, faradaytriton, tritonmeasurement, measurementdiscard, discardratios, ratioscounting, countingfactors