Laser Ablation Split Stream (“LASS”) between High Sensitivity SC- and MC-ICP-MS Instruments

Význam tématu

Simultánní analýza izotopových poměrů hafnia (Hf) a U–Pb v zirkonu poskytuje klíčové informace o stáří a původu geologických procesů. Metoda LASS (laser ablation split stream) umožňuje získat oba izotopové systémy z jednoho ablačního stopu, čímž se minimalizují chyby způsobené heterogenitou a chemickou zonací minerálu. Zmenšení průměru ablačního místa zvyšuje reprezentativnost vzorku a umožňuje práci i s drobnými zrny minerálů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace je prokázat, že použitím 30 μm průměru ablačního místa lze dosáhnout vysoké přesnosti detekce 176Hf/177Hf a 206Pb/238U metodou LASS. Výstup z 193 nm laseru Analyte.G2 je rozdělen Y-konektorem mezi vysokocitlivý Neptune Plus MC-ICP-MS pro Hf a Element XR SC-SF-ICP-MS pro U–Pb, což umožňuje synchronní získání dat.

Použitá metodika a instrumentace

• Laserová ablace Photon Machines Analyte.G2: 30 µm spot, 10 Hz, ca. 7 J/cm2, HelEx buňka s He (1,5 L/min) a N2 (11 mL/min).
• Rozdělení proudu: jednoduchý Y-konektor (barbed PP fitting) pro 50:50 split a doplnění Ar make-up plynů před vstupem do obou ICP-MS.
• MC-ICP-MS: Thermo Scientific Neptune Plus s Faradayovými kelímky, optimalizace pro vysokou citlivost a interní korekce 176Yb.
• SC-SF-ICP-MS: Thermo Scientific Element XR se sektorovým polem, triple-mode detektor, cross-calibration uzamčená po počáteční kalibraci.
• Datová redukce: Iolite v.2.55 pro Hf a U–Pb, U–Pb_Redux pro výpočet věku a concordia diagramů.

Hlavní výsledky a diskuse

• Opakovatelnost 176Hf/177Hf lepší než 1,4 ε (2σ RSD) a 206Pb/238U lepší než 1,2 % (2σ RSD) při 30 µm ablačním spotu.
• Reference zirkonů (Plešovice, MUNZirc 4) potvrdily přesnost korekcí a stabilitu přístrojů.
• Případová studie monazitu ukázala rozšíření metody na další izotopové systémy (Nd a U–Pb).

Přínosy a praktické využití metody

• Eliminace chyb z chemické zonace díky simultánnímu odběru vzorku.
• Analýza menších zrn zirkonu zvyšuje vzorkovou reprezentativitu.
• Zvýšení propustnosti práce díky souběžnému využití dvou přístrojů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další zvýšení citlivosti lze dosáhnout nasazením “Jet” kužeru. Očekává se rozšíření LASS na izotopové páry Lu–Hf, Sm–Nd nebo Pb–Pb, automatizace plynového ladění a adaptace na různé laserové platformy.

Závěr

Jednoduchá konfigurace s Y-konektorem pro rozdělení laserového proudu mezi MC-ICP-MS a SC-SF-ICP-MS prokázala spolehlivost a vysokou přesnost simultánní analýzy Hf a U–Pb. Metoda LASS s 30 µm spotem otevírá nové možnosti v geochronologii a geochemii minerálů.

Reference

• Kylander-Clark A.R.C. et al. (2013). Chemical Geology, 345, 99–112.
• Tollstrup D.L. et al. (2012). Geochemistry Geophysics Geosystems, 13(3), Q03Y12.
• Fisher C.M. et al. (2014). Geochemistry Geophysics Geosystems, 15(1), 121–139.
• Lloyd N.S. et al. (2012). Mineralogical Magazine, 76, 2029–2040.
• Paton C. et al. (2011). Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 26, 2508–2518.
• Bowring S. et al. (2011). Geochemistry Geophysics Geosystems, 12(6), Q0AA19.
• Fisher C.M. et al. (2011). Chemical Geology, 286, 32–47.
• Sláma J. et al. (2008). Chemical Geology, 249(1–2), 1–35.
• Goudie D.J. et al. (2014). Geochemistry Geophysics Geosystems, 15(6), 2575–2600.
• Ludwig K.R. (2011). Isoplot Software (BGC Internal Report).