Dynamic time correction for high precisionisotope ratio measurements

Význam tématu

Multikolektorová ICP-MS s vysokou impedancí zesilovačů (1013 Ω) nabízí teoreticky čtyř- až pětinásobné zlepšení poměru signál/šum oproti standardním 1011 Ω zesilovačům, zejména při sledování nízkých intenzit iontových paprsků. Nicméně pomalá odezva a rozpady signálu vyžadují korekci časové odezvy (tau correction), aby se dosáhlo optimální přesnosti izotopových poměrů, zejména v transientních režimech, jako je laserová ablativní analýza vzorků.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo demonstrovat dynamickou časovou korekci založenou na konstantách tau pro 1013 Ω zesilovače na přístroji Thermo Scientific Neptune XT MC-ICP-MS při měření izotopových poměrů olova pomocí laserové ablace. Studie sledovala kalibraci zesilovačů, určení tau konstant a aplikaci korekce na transientní signály z MPI-DING skleněných standardů a porovnala přesnost výsledků před a po korekci.

Použitá metodika a instrumentace

Analytický systém zahrnoval Teledyne Photon Machines Analyte G2 excimerový laser (193 nm) s HelEx II buňkou. Parametry laseru: fluence ~3 J/cm², frekvence 8 Hz, kruhové stopky 40 µm, délka ablace 30 s. Ianalyzátor Neptune XT MC-ICP-MS byl nastaven s N₂ (6 mL/min), rozprašovačem Aridus II (Ar 3,98 L/min, N₂ 6 mL/min), chlazení 16 L/min, pomocný plyn 0,85 L/min, vzorkový plyn 0,75 L/min, výkon 1200 W. Konfigurace detektorů zahrnovala kombinaci 1011 Ω a 1013 Ω zesilovačů pro izotopy Nd (při kalibraci) a Pb (při analýze).

Hlavní výsledky a diskuse

Nejprve byly kalibračními běhy určeny ziskové faktory pro tři 1013 Ω zesilovače (0,010151; 0,010158; 0,010155 ±50 ppm). Tau konstanty naměřené metodou řízeného otevírání a zavírání vstupní klapky se pohybovaly kolem 0,65 s (0,6524 ±0,0006; 0,6497 ±0,0008; 0,6406 ±0,0010). Aplikací dynamického tau korektoru na transientní signály 206Pb, 207Pb a 208Pb z MPI-DING vzorků se výrazně zlepšila extenzivní i interní přesnost izotopových poměrů. U skla T1-G klesla vnější rozptyl 208Pb/206Pb z 0,89‰ na 0,39‰ a relativní odchylka RD ze 4,00‰ na -0,06‰. Podobné výsledky pro další skla potvrdily až čtyřnásobné zlepšení přesnosti oproti měření výlučně na 1011 Ω zesilovačích.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost měření nízkointenzitních transientních signálů s vysokou přesností.
• Redukce systematické chyby z opožděné odezvy 1013 Ω zesilovačů.
• Zefektivnění analýz Pb izotopů v geochemických studiích a materiálových vzorcích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dynamic tau correction se dá rozšířit na další izotopické systémy a transientní aplikace, například LA-spalování, elektrochemické výpustě či rychle se měnící chromatografické eluce. Vývoj algoritmů pro automatizované stanovení tau konstant a jejich integrace do řídicího softwaru zvýší robustnost a použitelnost v rutinní laboratoři.

Závěr

Dynamická časová korekce tau konstant výrazně zvyšuje přesnost a spolehlivost transientních izotopových analýz na multikolektorových ICP-MS s 1013 Ω zesilovači. Při stanovení izotopických poměrů Pb bylo dosaženo až čtyřnásobného zlepšení přesnosti. Metoda otevírá nové možnosti pro vysoce přesné izotopové studie v geochemii, environmentální analytice i materiálových vědách.

Reference

1. Koornneef J. M. et al., Anal. Chim. Acta, 2014, 819, 49–55.
2. Kimura J.-I. et al., J. Anal. At. Spectrom., 2016, 00, 1–11.
3. von Quadt A. et al., J. Anal. At. Spectrom., 2016.
4. Klaver M. et al., J. Anal. At. Spectrom., 2016, 31, 171–178.
5. Pettke T. et al., J. Anal. At. Spectrom., 2011, 26, 475–492.
6. Hu Z. et al., Spectrochim. Acta B, 2012, 78, 50–57.
7. Hirata T. et al., J. Anal. At. Spectrom., 2003, 18, 1283.
8. Iizuka T. and Hirata T., Chem. Geol., 2005, 220, 121–137.
9. Iizuka T. et al., Chem. Geol., 2011, 282, 45–57.
10. Jochum K. P. et al., Geostand. Geoanal. Res., 2005, 29, 333–338.