Improvements in TIMS High Precision Isotope Ratio Measurements for Small Sample Sizes

Aplikace | 2007 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Elementární analýza, GC/HRMS, GC/MSD
Zaměření
Průmysl a chemie
Výrobce
Thermo Fisher Scientific

Význam tématu


Analytické stanovení izotopových poměrů u velmi malých vzorků v rámci TIMS je klíčové pro geochemii, environmentální analýzy a forenzní aplikace. Omezení daná šumem Faradayových detektorů, interferencemi a analytickým blankem dosud brzdila přesnost na signálech pod několika mV. Implementace zesilovačů s Teraohmovými rezistory otevírá možnost přesnějších měření u vzorků v řádu pikogramů.

Cíle a přehled studie


Cílem práce je zúžit mezeru mezi iontovým počítáním a měřením Faradayových kelímků pomocí zesilovačů s odporovou zpětnou vazbou 10¹² Ω namísto standardních 10¹¹ Ω. Studie demonstruje snížení šumu a zlepšení poměru signál/šum na TRITONU TIMS při měření neodymia v rozmezí signálových intenzit 50–1,5 mV.

Použitá metodika


Byly provedeny série měření standardního Merck Nd vzorku při šesti intenzitách 144Nd od 50 mV do 1,5 mV. Izotopy 142Nd, 143Nd, 144Nd a 146Nd se snímaly na 10¹² Ω zesilovačích, 145Nd pro srovnání na 10¹¹ Ω. Před a po každém běhu proběhla dlouhá baseline integrace pro minimalizaci nejistot. Data byla korigována na základě normalizace k poměru 146Nd/144Nd a vyhodnocena za použití dlouhé integrace signálu trvající ~20 minut.

Použitá instrumentace


  • Thermo Scientific TRITON TIMS s 810 mm magnetickou disperzí a masovým rozsahem 4–310 amu
  • Evakuované a teplotně stabilizované pouzdro s reléovou maticí pro výměnu až 10 zesilovačů (4×10¹² Ω, 6×10¹¹ Ω)
  • 21pozicový zásobník se dvěma typy clip-in filamentů
  • Variabilní multi-collector a volitelný RPQ-IC pro zvýšení citlivosti


Hlavní výsledky a diskuse


Zesilovače s 10¹² Ω vykázaly šum na úrovni ~0,6 µV při 20min integraci, zatímco standardní 10¹¹ Ω měly ~2,5 µV. Interní přesnosti dosáhly ~35 ppm při 50 mV, 120 ppm při 10 mV, 380 ppm při 3 mV a 800 ppm při 1,5 mV signálu. Tyto hodnoty odpovídají odhadovanému šumu zesilovačů a potvrzují významné zlepšení poměru signál/šum. Prodlužení časové konstanty o faktor 3–5 se ukázalo jako přijatelné pro stabilní iontové svazky.

Přínosy a praktické využití metody


Zavedení 10¹² Ω zesilovačů umožňuje vysokopřesné izotopové analýzy malých vzorků v geologii, archeologii, environmentálních studiích a forenzních aplikacích. Snižuje požadavky na množství vzorku a počet baseline měření, čímž zvyšuje efektivitu a spolehlivost laboratorních postupů.

Budoucí trendy a možnosti využití


Další vývoj může směřovat k zesilovačům s ještě vyššími odpory, integraci s Multi-Ion-Counting technikami a automatizaci baseline měření. Perspektivní je rozšíření aplikací na další izotopové systémy (Sr, Pb, U) a využití v mikroskopické izotopové analýze či kosmochemii.

Závěr


Zesilovače s 10¹² Ω zpětnou vazbou efektivně snižují šum a rozšiřují dynamický rozsah TIMS měření u velmi malých vzorků. Navzdory delší časové konstantě poskytují stabilní a reprodukovatelné výsledky s vysokou přesností, což umožňuje sub-promilovou přesnost i na signálech v řádu mV.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

New Design 1013 Ω Amplifiers for Measurement of Small Ion Beam Currents
1013 Ω amplifier technology: How low can you go?
1013 Ω amplifier technology: How low can you go?
2017|Thermo Fisher Scientific|Technické články
Thermo Scientific Triton XT TIMS
Thermo Scientific Triton XT TIMS
2018|Thermo Fisher Scientific|Brožury a specifikace
Expanding the analytical range utilizing 1013 Ω amplifier technology: Measurement of 100 pg Nd samples