LA-ICP-MS for U-(Th)-Pb geochronology: Which analytical capability is right for my laboratory?

Význam tématu

U-(Th)-Pb geochronologie pomocí laserové ablace a ICP-MS je klíčová metoda určování stáří minerálů jako zirkon díky přesnému měření poměru izotopů uranu, thoria a olova.
Výhody spočívají v rychlosti analýzy, vysokém prostorovém rozlišení a široké aplikovatelnosti v geologickém výzkumu.

Cíle a přehled studie / článku

Studie porovnává tři typy ICP-MS přístrojů (Q-ICP-MS, HR-ICP-MS, MC-ICP-MS) z hlediska citlivosti, přesnosti, provozních nákladů a náročnosti obsluhy při U-(Th)-Pb datování.
Cílem je pomoci laboratořím zvolit optimální platformu podle technických požadavků a rozpočtu.

Použitá metodika a instrumentace

• LA-Q-ICP-MS (Thermo Scientific iCAP TQ) s CRC a NH3 k účinnému odstranění interference 204Hg
• LA-HR-ICP-MS (Thermo Scientific Element XR) s dvoufokálním magnetickým sektorem a Jet Interface pro přibližně 10× vyšší citlivost než Q-ICP-MS
• LA-MC-ICP-MS (Thermo Scientific Neptune XT) s vícenásobnými detektory (SEM, Faraday) pro simultánní měření izotopů a nejvyšší dostupnou citlivost

Hlavní výsledky a diskuse

• Cítivost: HR-ICP-MS zvyšuje intenzitu signálu cca desetkrát oproti Q-ICP-MS, MC-ICP-MS dosahuje nejvyšších počtů pulzů 238U
• Přesnost stáří: MC-ICP-MS poskytuje nejnižší interní a externí chybu, HR-ICP-MS střední, Q-ICP-MS nejvyšší
• Prostorové rozlišení: HR-ICP-MS dovoluje zmenšit ablační skvrnu ze 35 µm na 8 µm při zachování signálu Q-ICP-MS
• Interference: CRC v Q-ICP-MS efektivně potlačuje 204Hg, u HR a MC je nutné provádět kompenzační korekce

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá analýza bez náročné chemické přípravy
• Výběr přístroje umožňuje vyvážit náklady, přesnost a prostorové rozlišení
• MC-ICP-MS navíc umožňuje paralelně určovat Hf izotopy pro pokročilé geochemické studie

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další zvyšování citlivosti a přesnosti díky vylepšeným rozhraním a detektorům
• Integrace strojového učení pro automatizovanou korekci frakcionace a analýzu dat
• Vývoj kompaktnějších systémů s nižšími provozními náklady
• Rozšíření aplikace v průmyslové geologii, environmentálním monitoringu a materiálových vědách

Závěr

Volba optimálního přístupu závisí na požadavcích laboratoře: Q-ICP-MS nabízí jednoduchost a nižší cenu, HR-ICP-MS vyvážený poměr citlivosti a přesnosti, MC-ICP-MS nejvyšší výkon a rozšířené analytické možnosti.

Reference

1. Asogan D. 2018. Using triple quadrupole interference removal to improve data quality in laser ablation ICP-MS for geochemical applications. Thermo Fisher Sci. Appl. Note 44387.
2. Triple Quadrupole ICP-MS or High Resolution ICP-MS? Which Instrument is Right for Me? Thermo Fisher Sci. Smart Note 43402.
3. Schaltegger U., Schmidt A., Horstwood M.S.A. 2015. U-Th-Pb zircon geochronology by ID-TIMS, SIMS, and laser ablation ICP-MS: recipes, interpretations, and opportunities. Chemical Geology 402, 89–110.
4. Craig G. et al. 2018. Doubling Sensitivity in Multicollector ICPMS Using High-Efficiency, Rapid Response Laser Ablation Technology. Analytical Chemistry 90, 11564–11571.
5. Pullen A. et al. 2018. Optimization of a laser ablation-single collector-inductively coupled plasma-mass spectrometer (Thermo Element 2) for accurate, precise, and efficient zircon U-Th-Pb geochronology. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 19.