Performance of Neoma MS/MS MC-ICP-MS for analysis of radiogenic isotopes

Význam tématu

Radiogenní izotopy vznikají přirozeným rozpadem radioaktivních jader a představují nezbytný nástroj v geovědách pro stanovení časových měřítek geologických procesů. Umožňují měřit stáří jednotlivých minerálů i rozsáhlou chemickou diferenciaci planetárních objektů, sledovat rychlosti a cesty geologických procesů a identifikovat původ vody na Zemi.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem publikované aplikace bylo demonstrovat výkonnost nového přístroje Thermo Scientific™ Neoma™ MS/MS MC-ICP-MS při měření klíčových radiogenních izotopů hafnia (176Hf), olova (206Pb, 207Pb, 208Pb), neodymia (142Nd, 143Nd) a stroncia (87Sr) na devíti zařízeních v továrním prostředí.

Použitá metodika a instrumentace

Pro testování bylo využito devět jednotek Neoma MS/MS MC-ICP-MS v režimu plné iontové transmisivity bez přívodu plynů do kolizně-reakční buňky. Všechny vzorky byly zaváděny do mokré plazmy po dobu 10 minut bez standard-vzorek obkládaného měření. Aplikovány byly korekce interferencí a exponenciální korekce hmotnostního biasu.

Použitá instrumentace

• Neoma MS/MS MC-ICP-MS (Thermo Scientific)
• Předfiltr slit v 100 % pozici (plná transmisivita)
• Kolizně-reakční buňka bez plynu
• SIS sprejová komora pro Neoma MC-ICP-MS
• ESI mikroFAST MC vstřikovací autosampler (100 µl/min)
• Ni skimmerová a Ni samplerová kuželka (X skimmer, Jet sampler)
• Nastavení nízkého rozlišení

Hlavní výsledky a diskuse

• Senzitivita devíti přístrojů se pohybovala od specifikovaných hodnot (45–50 V/ppm) až do maximálních dosažených hodnot ~110 V/ppm pro Hf, 90 V/ppm pro Pb i Nd a 64 V/ppm pro Sr.
• Analýzy nevyžadují standard-vzorek obkládané měření a přesto vykazují vynikající přesnost a opakovatelnost.
• Log-log závislosti ukázaly, že hmotnostní bias pro všechny izotopové systémy je popsatelný exponenciálním zákonem se sklony dosaženými v souladu s teoreticky předpovězenými hodnotami.
• Napříč všemi devíti přístroji byla relativní standardní odchylka 2RSD v rozmezí 20–60 ppm (výjimkou jsou nízké abundance 204Pb a 84Sr), což demonstruje vysokou reprodukovatelnost metody.
• Hlavní přispívající faktory k analytické nejistotě jsou počítací statistika a Johnson-Nyquistův šum, což potvrzuje porovnání měřené a predikované nejistoty.

Přínosy a praktické využití metody

Díky kombinaci vysoké přesnosti, opakovatelnosti a funkce MS/MS lze Neoma MS/MS MC-ICP-MS využít v multi-uživatelských laboratořích pro rutinní měření radiogenních izotopů bez kompromisů. Metoda nachází uplatnění v geochronologii, studiu planetární diferenciace a v trace-element analýzách geologických vzorků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Optimalizace ladění a přechod na suchou plazmu pro výrazně vyšší senzitivitu.
• Rozšíření metodiky na další stabilní a radiogenní izotopové systémy.
• Využití kolizně-reakčních plynů pro potlačení specifických interferencí.
• Aplikace v environmentální forenzice, hydrologii a planetární vědě pro sledování zdrojů a evoluce prvků.

Závěr

Neoma MS/MS MC-ICP-MS prokázal schopnost poskytovat přesná a reprodukovatelná data pro izotopy Hf, Pb, Nd a Sr na devíti různých přístrojích. Exponenciální chování hmotnostního biasu, vysoká senzitivita a nízké hodnoty 2RSD dokládají robustnost a spolehlivost metody.

Reference

• Thermo Fisher Scientific. Application note 002361 (2023). Performance of Neoma MS/MS MC-ICP-MS for analysis of radiogenic isotopes.