Why does the pre-cell mass filter of the Neoma MS/MS MC-ICP-MS revolutionize collision/reaction cell technology?

Význam tématu

Technologie kolizně-reakční buňky (CRC) umožňuje selektivní odstranění izobarických interferencí pomocí chemických reakcí v plynné buňce. U analýz laserovou ablací však komplexita maticových složek způsobuje nepředvídatelné vedlejší reakce a tvorbu nových interferencí. Zavedení předfiltračního hmotnostního filtru před CRC významně redukuje počet vstupujících iontů, zjednodušuje chemii v buňce a zvyšuje přesnost měření izotopových poměrů.

Cíle a přehled studie

Studie představuje revoluční přístup Thermo Scientific Neoma MS/MS MC-ICP-MS, který kombinuje dvojitý Wienův hmotnostní filtr s hexapólovou CRC a magnetickou sektorovou analýzou. Hlavním cílem je prokázat výhody předfiltrace pro různé aplikace: od in-situ měření Ti a Rb-Sr datování až po nízko-rozlišovací analýzu K izotopů, přičemž se demonstruje zlepšení přesnosti, citlivosti a reprodukovatelnosti.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific Neoma MS/MS MC-ICP-MS
• Dvojitý Wienův filtr s invertovanou čočkou
• Hexapólová kolizně-reakční buňka s plyny O₂, SF₆, He, H₂
• Magnetický sektor pro multikolektorovou analýzu
• Laserová ablativní introdukce (LA-MC-ICP-MS)

Použitá metodika

Pro selekci požadovaného hmotnostního pásma slouží první Wienův filtr s volitelnou štěrbinou a druhý Wienův filtr zpětně rekonstruuje iontový svazek. Před buňku vstupují pouze ionty vybraného m/z, což potlačuje sekundární a maticové reakce. V CRC se poté provádí reakcí s plynem oddělení analytu od zbytkových izobarických interferencí a následná magnetická sektorová separace izotopů.

Hlavní výsledky a diskuse

• Filtrace m/z kolem 29 při analýze Si v HNO₃ úplně potlačila molekulární interferenci na 28Si.
• V reakci s O₂ byly úspěšně odděleny izotopy Ti od interferentů Ca a Cr v in-situ analýze.
• Pro Rb-Sr datování reagovalo Sr s SF₆ a předfiltrace vyčistila pásmo m/z 103–107 od Rh a Ag.
• Nízkorizoluční měření K izotopů (25 ppb) s neutralizací ArH (He+H₂) dosáhlo vnější reproducibility 0,03 ‰.
• Dvojitý Wienův filtr neomezil citlivost a zachoval stabilní masový bias podle exponenciálního zákona, s vyšší účinností než předchozí modely.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšená přesnost a reprodukovatelnost izotopových poměrů v komplexních matricích.
• Efektivní aplikace pro laserovou ablaci a in-situ izotopová datování.
• Možnost nízko-rozlišovací analýzy izotopů se značným zlepšením citlivosti.
• Redukce prostorových nábojů a zlepšení abundance sensitivity (<20 ppb při 1 amu).

Budoucí trendy a možnosti využití

Prostor pro rozšíření metodiky zahrnuje automatizaci volby hmotnostního okna, optimalizaci reakcí pro další izotopové systémy (Fe, Nd, Hf, Pb, U) a integraci s dalšími introdukčními technikami. Dalším směrem je využití v oblasti environmentální a forenzní analýzy, kde je klíčová vysoká selektivita a citlivost.

Závěr

Kombinace předfiltračního dvojitého Wienova filtru s CRC v Neoma MS/MS MC-ICP-MS radikálně zjednodušuje chemii v reakční buňce, zvyšuje přesnost a rozšiřuje aplikační spektrum izotopových analýz. Tato technologie otevírá nové možnosti pro la-MC-ICP-MS i pro tradiční multikolektorová měření.

Reference

• 1. Moynier F et al. Chemical Geology. 2021;571:120144.
• 2. Ku Y, Jacobsen SB. Science Advances. 2020;6(41).
• 3. Schwieters J, Jung G. EP 3769334B1. 2022.
• 4. Schwieters J et al. US 10867780B2. 2020.
• 5. Bevan D et al. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 2021;36(5).
• 6. Bevan D et al. Goldschmidt Abstracts. 2020.
• 7. Pfeifer M et al. Goldschmidt Abstracts. 2019.
• 8. Craig G et al. Analytical Chemistry. 2021;93(30).
• 9. Télouk P et al. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 2022;6.