High Sensitivity, Fast Scanning, Sector Field ICP-MS – Improving Sensitivity for Laser Ablation with the Jet Interface

Význam tématu

Laserová ablace spojená s ICP-MS je klíčová pro geochronologii, materiálové vědy a stopové analýzy. Vyšší citlivost umožňuje měření menších oblastí vzorků, detekci nižších koncentrací a přesnější izotopické poměry, což rozšiřuje aplikační možnosti pro mikroanalýzu a bioimaging.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo porovnat citlivost sektoro­vého ICP-MS Element XR s Jet Interface proti kvadrupólovému iCAP TQ a multikolektorovému Neptune XT. Testování proběhlo na referenčních zirkonech 91500 a GJ-1 za identických ablací.

Použitá metodika a instrumentace

• Laserová ablace: Teledyne Photon Machines Analyte G2 s HelEx ablací buňkou
• ICP-MS systémy:
  • Element XR (sektorové SF-ICP-MS) s Jet Interface
  • iCAP TQ (kvadrupól ICP-MS) s vysokocitlivými kužely
  • Neptune XT (multikolektor) s Jet Interface
• Aglomerace aerosolů: ESI Apex Omega desolvující nebulizér
• Detekce: Automatické přepínání mezi SEM a dynode pro širší dynamický rozsah

Hlavní výsledky a diskuse

• Sample ion yield překročil 1 % pro prvky Nd, Hf, Pb a U.
• Citlivost SF-ICP-MS s Jet Interface byla až 21× vyšší než u kvadrupólu iCAP TQ a 3,5× vyšší než u Neptune XT.
• Při ablaci zirkonu 91500 (35 µm, 3 J/cm², 7 Hz) bylo detekováno až 800 000 cps pro 238U.
• Relativní chyba izotopického poměru 207Pb/206Pb se snížila na polovinu ve srovnání s kvadrupólem.
• Spot velikosti 2,5 µm na Element XR dosahuje signál ekvivalentní 35 µm spotu na kvadrupólu.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšení prostorového rozlišení pro bioimaging a geochemické mapování.
• Snížení LOD/LOQ pro stopové analýzy v environmentálních a materiálových vzorcích.
• Rychlejší analýza díky skenování širokého masového rozsahu bez přeladění magnetu.
• Zlepšení přesnosti izotopické geochronologie a forenzních aplikací.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další miniaturizace ablací pro submikronové rozlišení.
• Kombinace s tekutou chromatografií pro vícerozměrné separace.
• Automatizace a vysokopropustné screeningové studie.
• Rozvoj single-cell analýz a nano-analýzy stopových prvků.

Závěr

Element XR s Jet Interface výrazně překonává standardní kvadrupólová i multikolektorová zařízení v citlivosti i dynamickém rozsahu. Umožňuje analýzu menších objemů vzorku s vyšší přesností a rychlostí, což otevírá nové aplikační možnosti v geochronologii, materiálových vědách a forenzní chemii.

Reference

1. J. Zheng et al., Evaluation of a new sector-field ICP-MS with Jet Interface for ultra-trace determination of Pu isotopes: from femtogram to attogram levels, J. Nucl. Radiochem. Sci. 15 (2017) 7.
2. W. Men et al., Establishing rapid analysis of Pu isotopes in seawater to study the impact of Fukushima nuclear accident, Scientific Reports 8 (2018) 1892.
3. N. Jakubowski et al., Inductively coupled plasma- and glow discharge plasma-sector field mass spectrometry Part II. Applications, J. Anal. At. Spectrom. 26 (2011) 727.