Do we have a choice of reaction gas for measuring Ca? Investigations using the Thermo Scientific Neoma MS/MS MC-ICP-MS

Význam tématu

Izotopové poměry vápníku přinášejí cenné informace v geochemii, environmentálních studiích i biomedicínském výzkumu. Přesná analýza 40Ca je však náročná kvůli izobarické interferenci s 40Ar+ a dvojné interferenci 88Sr++ na 44Ca+. Zavedení technologie kolizně-reakční buňky umožňuje efektivně potlačit tyto rušivé signály a rozšířit možnosti multiměřičové ICP-MS pro Ca izotopy.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo ověřit využití reakčního plynu SF6 pro tvorbu CaF+ a eliminaci interferencí s Ar a Sr při měření izotopových poměrů Ca na přístroji Thermo Scientific Neoma MS/MS MC-ICP-MS. Studie zahrnovala jak analýzu roztoků referenčních i vzorkových materiálů, tak in-situ laserovou ablaci skleněných a fosfátových vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu roztoků připravených v 0,5 M HCl (1000 ng/g Ca) byly využity standardy NIST SRM915b a vzorky HPS, Tritisol, SW a EN-1 (s vysokým obsahem Sr). Měření probíhala v režimu středního rozlišení na Neoma MS/MS MC-ICP-MS s kolizně-reakční buňkou.

• Přefiltrování iontů před buňkou tak, aby neprocházely signály s m/z ≥59
• Reakční plyn SF6 (0,07 mL/min) ve spojení s nosným He (1,3 mL/min)
• Detekce: Faradayova centra s 1011 Ω a 1013 Ω zesilovači, sekundární elektrónový multiplikátor
• ESI Apex Omega Q desolvační nebulizér – argonový průtok 2 L/min + dusík 5 mL/min
• Laserová ablace: ESL NWR imageGEO 193 nm, buňka TV3, spot 60 s, fluence 5 J/cm2, 10 Hz, průměr 50–100 μm
• Software pro zpracování dat: Iolite 4 s vlastním skriptem pro CaF+

Hlavní výsledky a diskuse

Reakční plyn SF6 účinně redukoval signály 40Ar+ i 88Sr++, čímž umožnil bezinterferenční detekci CaF+ izotopů. Citlivost však klesla přibližně pětinově ve srovnání s H2/He. U roztoků s vysokou matri‐cí Sr (EN-1) byla reproducibilita nižší, avšak výsledky se pohybovaly v očekávaném rozmezí. Při laserové ablaci referenčních skel a apatitu byly získány konzistentní poměry 40Ca/44Ca, 42Ca/44Ca a 43Ca/44Ca, přičemž materiál s nízkým obsahem Ca vykazoval vyšší rozptyl.

Přínosy a praktické využití metody

SF6 otevírá možnost přímé in-situ analýzy Ca izotopů v pevných vzorcích bez rozsáhlé chemické předúpravy. Přístroj Neoma MS/MS MC-ICP-MS tak nabízí univerzální řešení pro geochemické, paleoenvironmentální a materiálové studie.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se optimalizace směsí reakčních plynů pro zlepšení citlivosti a přesnosti a rozvoj rychlých LA metod s miniaturizovanými buňkami. Dále je perspektivní integrace s vyššími řády zesilovačů a vylepšenými iontovými optikami.

Závěr

Reakční plyn SF6 pro tvorbu CaF+ na Neoma MS/MS MC-ICP-MS představuje životaschopnou cestu k eliminaci hlavních interferencí u Ca izotopů a umožňuje in-situ analýzu pevných vzorků. Pro roztokové analýzy zůstává však směs H2/He díky vyšší citlivosti a přesnosti stále preferovanou volbou.

Reference

1. A. Heuser, A. Eisenhauer, K. E. Scholz-Ahrens, J. Schrezenmeir, Isotopes Environ. Health Stud., 2016, 52, 633–648.
2. B.-Y. Gao, B.-X. Su, W.-J. Li, M. Yuan, J. Sun, Y. Zhao, X. Liu, J. Anal. At. Spectrom., 2022, 37, 2111–2121.
3. J. Lewis, T.-H. Luu, C. D. Coath, H. Wehrs, J. B. Schwieters, T. Elliott, Chem. Geol., 2022, 614, 121185.
4. A. M. Cruz-Uribe, G. Craig, J. M. Garber, B. Paul, C. Arkula, C. Bouman, Geostand. Geoanal. Res., 2023, 47, 795–809.