Using triple quadrupole interference removal to improve data quality in laser ablation ICP-MS for geochemical applications

Význam tématu

Laserová ablace spojená s ICP-MS umožňuje analýzu složitých geochemických vzorků bez náročné přípravy, navíc nabízí prostorové rozlišení stopových prvků v minerálech. Izobarické interference však často ztěžují měření izotopových poměrů a stopových prvků.

Cíle a přehled studie

Studie demonstruje použití trojné kvadrupólové ICP-MS s kolizně-reakční cely (Thermo Scientific iCAP TQ) pro účinné potlačení izobarických interferencí v třech geochemických aplikacích:

• U-Pb geochronologie zirkonu
• Analýza izotopů hafnia pro studium petrogenese
• Elementární zobrazování REE mapování

Použitá metodika a instrumentace

Analýzu prováděla iCAP TQ ICP-MS s reakcní cely naplněnou amoniakem (NH₃) pro U-Pb a Hf izotopy a kyslíkem (O₂) pro REE mapy. Laserová ablace byla realizována systémy Teledyne CETAC LSX-213 G2+ a Analyte G2 s Aerosol Transfer Systemem. Podmínky zahrnovaly RF výkon 1100–1550 W, toky plynů He, NH₃ nebo O₂ a selektivní nastavení Q1/Q3 pro výběr hmotnostních analitů.

Hlavní výsledky a diskuse

• U-Pb geochronologie: Analýza zirkonu Plešovice s referencí 91500 přinesla stáří 330–337 Ma v souladu s literaturou. Amoniak účinně odstraňuje Hg interference na 204Pb.
• Hf izotopy: Masový posun Hf pomocí NH₃ zcela eliminoval interference z 176Lu a 176Yb. Měřené poměry vykazovaly přesnost 0,6–2,1 %.
• REE mapování: Režim TQ-O₂ poskytl vyšší citlivost a kontrast pro Sc, Y a Mn oproti kinetické energii diskriminaci (KED). Mapy odhalily zóny částečného tavení a rekrystalizace spessartinu.

Přínosy a praktické využití metody

Použití trojné kvadrupólové ICP-MS umožňuje:

• Přesné datování geologických procesů bez významných interferencí
• Spolehlivé stanovení izotopů hafnia i v přítomnosti REE
• Vysoké prostorové rozlišení distribuce stopových prvků

Budoucí trendy a možnosti využití

Možnosti zahrnují rozšíření na izochronní Lu–Hf geochronologii, optimalizaci reakcních plynů pro další analyty, integraci multikoliktorových systémů pro vyšší přesnost a aplikace v průmyslové QC či environmentální analýze.

Závěr

Trojitá kvadrupólová ICP-MS s kontrolou chemie v reakční cely prokázala vysokou efektivitu v odstraňování izobarických interferencí u U-Pb, Hf izotopů i REE mapování. Systém kombinuje prostorové rozlišení laserové ablace s kvalitními daty stopových prvků pro pokročilé geochemické studie.

Reference

1. Steiger R. H. a Jäger E. Convention on the use of decay constants in geo- and cosmochronology, Earth Planet Sci Lett, 36, 359–362 (1977).
2. Paton C. et al. Improved laser ablation U-Pb zircon geochronology through robust downhole fractionation correction, Geochemistry, Geophys Geosystems, 11 (2010).
3. Yang L. a Sturgeon R. E. Comparison of mass bias correction models for ICP-MS, J Anal At Spectrom, 18, 1452 (2003).
4. Paul B. et al. CellSpace module for spatially registered laser ablation images, J Anal At Spectrom, 27, 700 (2012).