Inductively coupled plasma – mass spectrometry ICP-MS Inductively coupled plasma – mass spectrometry Spektrometria mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie
Cechy techniki ICP-MS: Analiza wielopierwiastkowa podczas jednego pomiaru Rozróżnianie izotopów Bardzo niskie granice wykrywalności Wysoka precyzja i czułość Szeroki zakres liniowy (ok. 9 rzędów wielkości) Próbki o różnorodnych matrycach: ciekłe (analiza wprost, chromatografia, FIAS) stałe (ablacja laserowa) Małe zużycie próbki (1-5 mL) Analiza specjacyjna Metoda definitywna – rozcieńczenia izotopowe (isotope dilution, IDMS) Duża przepustowość próbek
Ograniczenia ICP-MS: Konieczność rozcieńczania próbek o bogatej matrycy (maksymalnie kilka % rozpuszczonych soli, kwasu), chyba że zastosuje się specjalne systemy wprowadzania próbki Zatykanie rozpylacza i stożków po wprowadzeniu próbek organicznych i z dużą zawartością soli Konieczność długiego płukania układu wprowadzania próbki po niektórych próbkach Wysoka cena
Budowa spektrometru ICP-MS: Układ wprowadzania próbki Źródło jonów (plazma indukcyjnie wzbudzona ICP) Interfejs (transport jonów z regionu ciśnienia atmosferycznego do regionu próżni) Optyka jonowa (transport jonów ze źródła do analizatora mas) Komora kolizyjna/reakcyjna DRC Analizator mas Detektor
Stosunek masy do ładunku m/z 40Ca – atom obojętny 40Ca1+ m/z = 40/1 = 40 40Ca2+ m/z = 40/2 = 20
Budowa spektrometru ICP-MS
Układ wprowadzania próbki Rozpylacz koncentryczny Mainharda kwarcowy Komora mgielna cyklonowa Rozpylacz koncentryczny Mainharda teflonowy Komora mgielna Scotta
Układ wprowadzania próbki Bez komory mgielnej Z komorą mgielną Komora mgielna cyklonowa Rozmiar kropel aerozolu (µm) Rozmiar kropel aerozolu (µm)
Palnik ICP – tworzenie plazmy
Palnik ICP – tworzenie plazmy
Palnik ICP –plazma
Palnik ICP – wydajność jonizacji
Ciśnienie atmosferyczne Interfejs - stożki Wykonane z: Pt Ni Al Próbnik - Sampler Zgarniacz - Skimmer Transport jonów Plazma Ciśnienie atmosferyczne p ≈ 760 torr Optyka jonowa Wysoka próżnia p ≈ 10-7 torr ok. 9 rzędów wielkości
Optyka jonowa
Komora reakcyjna/kolizyjna DRC
Wybór odpowiedniego izotopu Naturalna abundancja [%] Interferenty 50V 0,25 50Ti, 50Cr 51V 99,75 35Cl16O, 34S16O1H, 37Cl14N, 36Ar14N1H 52Cr 69,17 40Ar12C 65Cu 30,83 65SOOH 39K 93,26 38Ar1H 40Ca 96,94 40Ar 75As 100 40Ar35Cl 80Se 49,61 40Ar2, 40Ca2 69Ga 60,11 138Ba2+
Analizator kwadrupolowy
Analizator kwadrupolowy Rozdzielczość ok. 300
Spektrometr wysokorozdzielczy HR-ICP-MS – High Resolution SF-ICP-MS – Sector Field (z podwójnym ogniskowaniem) Rozdzielczość do 10 000
Rozdzielczość analizatora mas
Rozdzielczość analizatora mas
Spektrometr mas czasu przelotu Time-Of-Flight ICP-TOF-MS Rozdzielczość do 10 000
Tandemowa spektrometria mas Potrójny kwadrupol ICP-QQQ-MS lub ICP-MS/MS Rozdzielczość ok. 300
Detektor Powielacz elektronów Detektor dwuzakresowy – Tryb Dual Tryb impulsowy (niskie sygnały) Tryb analogowy (wysokie sygnały)
Detektor
Optymalizacja
Optymalizacja Położenie palnika xy
Optymalizacja Napięcie na soczewce jonowej Lens, Autolens
Optymalizacja Moc plazmy
Tryb zbierania danych Peak hopping – w najwyższym punkcie sygnału Scanning – zakres mas wokół najwyższego punktu sygnału