New Compact Discrete Dynode Multipliers Integrated into the Thermo Scientific TRITON Variable Multicollector Array

Význam tématu

Analýza poměrů izotopů 187Os/188Os v rámci Re-Os systému poskytuje cenné informace o formování planetárních interiérů díky siderofilním vlastnostem obou prvků. Nízké koncentrace Os a Re (ng/g až pg/g) a malé variace poměru izotopů (<1 %) vyžadují výjimečnou citlivost a přesnost měření. Thermal Ionization Mass Spectrometry (TIMS) s negativní termální ionizací a režimem Multi Ion Counting (MIC) umožňuje detekci jednotlivých iontů a dosahuje ionizační efektivity 10–20 %, což z něj činí ideální metodu pro vysoce přesné izotopové analýzy malých vzorků.

Cíle a přehled studie

Cílem studie je zhodnotit nově vyvinuté kompaktní diskrétní dynodové multiplikátory (CDD) integrované do multikolektorového analyzátoru Thermo Scientific TRITON TIMS pro měření poměrů Os izotopů. Studie porovnává výkon CDD se dříve používanými tenozónovými detektory (channeltrony) a s jednochodovými (single collector) přístupy, a testuje robustnost k různé úrovni ladění iontového zdroje.

Použitá metodika a instrumentace

Pro ionizaci vzorků se využívá negativní termální ionizace (N-TIMS). Detekce probíhá v režimu Multi Ion Counting (MIC), kdy je vícero iontových detektorů paralelně umístěno ve fokální rovině masového analyzátoru. Nové CDD multiplikátory jsou široké 6–7 mm, což odpovídá dvojnásobku šířky standardních Faradayových kelímků, a přesto umožňují měření OsO3 izotopů v rozestupu jednoho hmotnostního čísla.

Hlavní výsledky a diskuse

Výsledky ukazují, že nové CDD multiplikátory dosahují:

• dynamického rozsahu od 1 cps do 1,4×10^6 cps,
• linearity lepší než 0,2 % přes celý rozsah,
• temnového šumu pod 10 cpm (typicky 0,2 cpm),
• stability driftu pod 0,2 % za hodinu při 100 kcps,
• plošnosti signálu lepší než 0,2 % přes 150 ppm v hmotnostní škále.

Cross kalibrace poměrových faktorů je odolná vůči úmyslnému snížení citlivosti iontového zdroje o 50 %, při kterém se poměr nezměnil o více než 0,3 %. Měření plateau křivek a překryvů špiček OsO3 demonstrovalo zachování přesnosti i při vysokých intenzitách.

Přínosy a praktické využití metody

Nové CDD multiplikátory výrazně zvyšují efektivitu měření díky simultánní detekci všech sledovaných izotopů. Metoda je zvláště vhodná pro vysoce přesné datování Re-Os v geologických a planetologických vzorcích. Robustní cross kalibrace a nízký šum zaručují reprodukovatelné výsledky subpromilových přesností.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další miniaturizace a integrace CDD detektorů do multikolektorových systémů. Rozšíření aplikací na další izotopové systémy a kombinace s in situ technikami (laserová ablativní TIMS) mohou poskytnout nové nástroje pro geochemii a materiálové vědy. Vývoj vysoce impedančních zesilovačů dále rozšíří rozsah měřitelných intenzit mezi iontovým počítáním a Faradayovými detektory.

Závěr

Nové kompaktní diskrétní dynodové multiplikátory v TRITON TIMS nabízejí vylepšenou stabilitu, linearitu a dynamický rozsah oproti klasickým channeltronům. Díky robustní cross kalibraci a nízkému šumu metoda splňuje požadavky na vysoce přesné měření izotopových poměrů Os v malých vzorcích a přispívá k pokroku v geochemickém výzkumu.

Reference

• Thermo Fisher Scientific Application Note 30192, 2009