ВХОДНАЯ ИОННАЯ ОПТИКА КВАДРУПОЛЬНЫХ МАСС-СПЕКТРОМЕТРОВ С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ. ЧАСТЬ 3. АСИМЕТРИЧНЫЕ СИСТЕМЫ С ЛОКАЛЬНЫМ ДУГООБРАЗНЫМ ОТКЛОНЕНИЕМ ИОНОВ

V. T. Surikov

Аннотация


Третья часть обзора о входной ионной оптике квадрупольных масс-спектрометров с индуктивно связанной плазмой посвящена асимметричным системам, формирующим своими линзами локальное дугообразное одностороннее отклонение ионов. Рассмотрены устройство и особенности только двух известных к настоящему времени вариантов оптики данного типа: 1 – разработка Айовского университета (Эймс, США), внедренная корпорацией Thermo Jarrell Ash в серийном производстве масс-спектрометров QUADRION и оптико-масс-спектрометров POEMS, позже использованная Токийским технологическим институтом (Япония) для модернизации оптики масс-спектрометров VG PQ2/S/Omega/3 производства Thermo Elemental/Electron; 2 – разработка Атомного исследовательского центра (Бхабха, Индия), отличающаяся типом дефлекторов. Первый вариант был основан на использовании в составе оптики набора параллельных стальных вертикально расположенных пластин, пропускающих ионы через соответственно смещенные по дугообразной траектории отверстия с помощью приложения к пластинам потенциалов постоянного тока разной величины и полярности. Второй вариант отличался применением в качестве дефлекторов трех последовательных горизонтальных линз, каждая из которых состояла из двух противоположных одинаковых частей – активной и пассивной. По вертикали дефлекторы были разделены между собой двумя перегородками, снабженными отверстиями для пропускания ионов. Дугообразное отклонение ионов от оси оптики и обратно, согласованное с расположением вышеназванных отверстий, обеспечивали приложенные к соответствующим активным полулинзам положительные потенциалы постоянного тока разной величины. Обсуждены также способ и устройство эффективного ослабления депрессирующего влияния послескиммерного пространственного матричного заряда посредством его электронного облучения (приоритет Айовского университета). Названа причина достижения этого положительного эффекта – электронная нейтрализация пространственного заряда, значительно ослабляющая радиальные потери ионов аналитов после скиммера и соответственно увеличивающая их транспорт через оптику.

    Ключевые слова: масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, асимметричная ионная оптика, дугообразное отклонение ионов.

 

DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2015.19.2.007

Полный текст:

PDF (Russian)

Литература


Surikov V.T., Pupyshev A.A. [Input ion optics of inductively coupled plasma quadrupole mass-spectrometers. Part II. Asymmetrical systems with parallel (of-axis) shift of ions]. Analitika i control’ [Analytics and control], 2014, vol. 18, no. 3, pp. 216-250 (in Russian).

Surikov V.T. [Beginning of inductively coupled plasma-mass spectrometry. First experimental and serial spectrometers]. Analitika i control’ [Analytics and control], 2002, vol. 6, no. 3, pp. 323-334 (in Russian).

Surikov V.T., Pupyshev A.A. [Input ion optics of inductively coupled plasma quadrupole mass-spectrometers. Part I. Systems with cylinder symmetry and straight-line axis]. Analitika i control’ [Analytics and control], 2011, vol. 15, no. 3, pp. 256-280 (in Russian).

Wilbur S., Tanner S.D. Axial stop and shadow stop optics. Available at: https:listserv.syr.edu/scripts/wa.exe?A2=plasmachem-1;cb4e4fab.9912 (accеssed 28.11.2014).

Surikov V.T., Pupyshev A.A. [Input ion optics of inductively coupled plasma quadrupole mass-spectrometers and its evolution]. Dep. in VINITI 26.10.2005. № 1368-B2005. USTU-UPI-ISSC UB RAS. 59 p. (in Russian).

Surikov V.T., Pupyshev A.A. [Evolution of ion optics of inductively coupled plasma quadrupole mass-spectrometers. Part 2: systems with curved optical axis]. Problemy spektroskopii i spektrometrii. Mezhvuzovskii sbornik nauchnykh trudov [Problems of spectroscopy and spectrometry. Interuniversity proc. of scientific papers]. Ekaterinburg, SEI HPE USTU-UPI, 2005, no. 20, pp. 125-140 (in Russian).

Surikov V.T., Pupyshev A.A. [Introduction of samples into inductively coupled plasma for spectrometric analysis]. Analitika i control’ [Analytics and control], 2006, vol. 10, no. 2, pp. 112-125 (in Russian).

Hu K. Enchancement of ion transmission and reduction of background and interferences in inductively coupled plasma mass spectrometry. Dis. PhD. Iowa State University, Ames, USA, 1992.

Hu K. Enchancement of ion transmission and reduction of background and interferences in inductively coupled plasma mass spectrometry. Ames, Iowa State University, USA, 1992, 348 p.

Hu K., Clemons P.S., Houk R.S. Inductively coupled plasma mass spectrometry with enlagred sampling orifice and offset ion lens. I. Ion traectories and detector performance. J. Amer. Soc. Mass Spectrom., 1993, vol. 4, no. 1, pp. 16-27. DOI: 10.1016/1044-0305(93)85038-Y.

Hu K., Houk R.S. Inductively coupled plasma mass spectrometry with an enlarged sampling orifice and offset ion lens. II. Polyatomic ion interferences and matrix effects. J. Amer. Soc. Mass Spectrom., 1993, vol. 4, no. 1, pp. 28-37. DOI: 10.1016/1044-0305(93)85039-Z.

Smith F.G., Wiederin D.R., Houk R.S. Argon-xenon plasma for alleviating polyatomic ion interferences in inductively coupled plasma mass spectrometry. Anal. Chem., 1991, vol. 63, no. 14, pp. 1458-1462. DOI: 10.1021/ac00014a021.

Alves L.C., Wiederin D.R., Houk R.S. Reduction of polyatomic ion interferences in inductively coupled plasma mass spectrometry by cryogenic desolvation. Anal. Chem., 1992, vol. 64, no. 10, pp. 1164-1169. DOI: 10.1021/ac00034a016.

Clemons P.S., Minnich M.G., Houk R.S. Attenuation of metal oxide ions in inductively coupled plasma mass spectrometry with a graphite torch injector. Anal. Chem., 1995, vol. 67, no. 13, pp. 1929-1934. DOI: 10.1021/ac00109a004.

Niu H. Fundamental studies of the plasma extraction and ion beam formation processes in inductively coupled plasma mass spectrometry. Dis. PhD. Iowa State University, Ames, USA), 1995, 286 p.

Beauchemin D., Gregoire D., Günter D., Karanassios V., Mermet J.-M., Wood T.J. Discrete sample introduction techniques for inductively coupled plasma mass spectrometry. Amsterdam, Elsevier, 2000. 596 p.

Barshick C.M., Duckworth D.C., Smith D.H., eds. Inorganic mass spectrometry. Fundamentals and applications. New York, Marcel Dekker, Inc., 2000, 517 p.

Linge K.L., Jarvis K.E. Quadrupole ICP-MS: introduction to instrumentation, measurement techniques and analytical capabilities. Geostand. Geoanalyt. Research., 2009, vol. 33, no. 4, pp. 445-467. DOI: 10.1111/j1751-908x.2009.00039x.

Bacon J.R., Ellis A.T., McMahon A.W., Potts P.J., Williams J.G. Atomic spectrometry update – atomic mass spectrometry and X-ray fluorescence spectrometry. J. Anal. At. Spectrom., 1994, vol. 9, no. 10, pp. 267R-305R. DOI: 10.1039/JA994090267R.

Schmetzel J., Hu K., Kunselman G., Sotera J. The use of ICP-AES and ICP-MS in one instrument: POEMS (plasma optical emission and mass spectrometer). 37th Rocky Mauntain Conf. Anal. Chem., 1995, no 3.

Hu K., Luan S., van der Hoeff B., Zhang Y., Kunselman G. Plasma optical emission mass spectrometry (POEMS or ICP-MS/OES) theory and application. 5th National Conf. on Atom. Spectrosc., Wuhan, China, 1996.

Montaser A., ed. Inductively coupled plasma mass spectrometry. N.Y., Wiley&Sons Ltd., 1998, 992 p.

Crain J.S., Houk R.S., Eckels D.E. Noise power spectral characteristics of an inductively coupled plasma mass spectrometer. Anal. Chem., 1989, vol. 61, no. 6, pp. 606-612. DOI: 10.1021/ac00181a022.

Garbarino J.R., Taylor H.T. Simultaneous determination of major and trace elements by inductively coupled plasma mass spectrometry/optical emission spectrometry. Anal. Chem., 1989, vol. 61, no. 7, pp. 793-796. DOI: 10.1021/ac00182a035.

Hu K., Kunselman G.C., Hoffman C.J. Analysis. Pat. US, no. 5495107, 1996.

Pécheyran C. Tendances en spectrométries ICP-AES et ICP-MS. Analusis Magazine, 1998, vol. 26, pp. M 88-M 91.

Yuan H., Hu S., Lin S., Gao S. Application of an orthogonal method for optimizing an inductively coupled plasma mass spectrometer. Anal. Sci., 2002, vol. 18, no. 6, pp. 701-704. DOI: 10.2116/analsci.18.701.

Yuan H., Hu S., Tong J., Zhao L., Lin S., Gao S. Preparation of ultra-pure water an acids and investigation of background of an ICP-MS laboratory. Talanta., 2000, vol. 52, no. 6, pp. 971-981. DOI: 10.1016/S0039-9140(00)00439-2.

Lin S., He M., Hu S., Yuan H., Gao S. Precise determination of trace element in geological samples by ICP-MS using compromice condition and fine matrix-matching strategy. Anal. Sci., 2000, vol. 16, no. 12, pp. 1291-1296. DOI: 10.2116/analsci.16.1291.

Hu Z.C., Gao S., Hu S.H., Liu Y.S., Chen H.H. A preliminary study of isopropyl alcohol matrix effect and correction in ICP-MS. Chinese Chem. Lett., 2007, vol. 18, no. 12, pp. 1297-1300. DOI: 10.1016/j.cclet.2007.08.012.

Takeshi I. ICP analyzer. Pat. JP, no. 9318541, 1997.

Zhai Y. Comparison of mass spectrometric and atomic emission spectrometric measurements on the plasma extracted from analytical inductively coupled plasma. Thesis M.S., Ames, Iowa State University, USA, 2000.

Houk R.S., Zhai Y. Comparison of mass spectrometric and optical measurements of temperature and electron density in the inductively coupled plasma during mass spectrometric sampling. Spectrochim. Acta. Part B, 2001, vol. 56, no. 7, pp. 1055-1067. DOI: 10.1016/S0584-8547(01)00202-6.

Houk R.S., Praphairaksit N. Dissociation of polyatomic ions in the inductively coupled plasma. Spectrochim. Acta. Part B, 2001, vol. 56, no. 7, pp. 1069-1096. DOI: 10.1016/S0584-8547(01)00236-1.

Hirata T. Development of a flushing spray chamber for inductively coupled plasma-mass spectrometry. J. Anal. Atom. Spectrom., 2000, vol. 15, no. 11, pp. 1447-1450. DOI: 10.1039/B006626P.

Hattory M., Hirata T. A novel sample decomposition technique at atmospheric pressure for the determination of Os abundances in iron meteorites using inductively coupled plasma-mass spectrometry. Analyst., 2001, vol. 126, no. 1, pp. 846-851. DOI: 10.1039/B101467F.

Hirata T. New reduction technique for isobaric interferences on Ba using ICP-Mass spectrometry. J. Mass Spectrom. Soc. Jap., 2004, vol. 52, pp. 171-176.

Orihashi Y., Nakai S., Hirata T. U-Pb age determination for seven standard zircons using inductively coupled plasma-mass spectrometry coupled with frequency quintupled ND-YAG (λ = 213 nm) laser ablation system: comparison with LA-ICP-MS zircon analyses with a NIST glass reference material. Resource Geol., 2008, vol. 58, no. 2, pp. 101-123. DOI: 10.1111/j.1751-3928.2008.00052x.

Iizuka T., Hirata T. Simultaneous determinations of U-Pb age and REE abundances for zircons using ArF eximer laser ablation-ICPMS. Geochem. J., 2004, vol. 38, no. 3, pp. 229-241.

Bush K.L. Mass spectrometry forum: Ion lenses. Spectroscopy, 2009, vol. 24, no. 9, pp. 20-25.

Nataraju V., Ramanathan D., Bindal S.N., RamaRao V.V.K. Development and evaluation of an inductively coupled plasma mass spectrometer. Proceedings of 7th Indian National Symp. Mass Spectrom., Gwalior, 1996, p. 527.

Nataraju V., Ramanathan D., Sahni V.C., RamaRao V.V.K., Raju P., Halbe S.R. ICP-MS – improvements in detection limits. 8th Symp. Indian Society Mass Spectrom., Hyderabad, 1999, vol. 2, pp. 767-770.

Nataraju V., Ramanathan D., Sahni V.C., RamaRao V.V.K., Raju P., Halbe S.R. ICP-MS – improvements in detection limits. BARC Newslett (India)., 2001, no. 213, pp. 115-119.

Rajendra B.K., Mishra J.K., Sandeep C., Shinde K.R., Milind M.G., Joshi K.D., Kasbekar A.M., Ramarao B.V., Nivedita V., Abichandani P.A., Ravisankar E., Gopalakrishna M., Manjiri M.P., Saha T.K., Nataraju V. Development of an inductively coupled plasma mass-spectrometer (ICPMS). BARC Newslett., 2012, no. 329, pp. 22-27.

Praphairaksit N., Houk R.S. Attenuation of matrix effects in inductively coupled plasma mass spectrometry with a supplemental electron source inside the skimmer. Anal. Chem., 2000. vol. 72, no. 11, pp. 2351-2355. DOI: 10.1021/ac000150s.

Praphairaksit N., Houk R.S. Reduction of space charge effects in inductively coupled plasma mass spectrometry using a supplemental electron source inside the skimmer: ion transmission and mass spectral characteristics. Anal. Chem., 2000, vol. 72, no. 11, pp. 2356-2361. DOI: 10.1021/ac000159u.

Praphairaksit N. Development and evaluation of an externally air-cooled low-flow torch and the attenuation of space charge and matrix effects in inductively coupled plasma mass spectrometry. Thesis PhD. Iowa State University, Ames, USA, 2000. 112 p.

Houk R.S., Praphairaksit N. Mass-spectrometer with electron source for reducing space charge effects in sample beam. Pat. US no. 6633114 B1, 2003.

Pupyshev A.A., Sermiagin B.A. Diskriminatsiia ionov po masse pri izotopnom analize metodom mass-spektrometrii s induktivno sviazannoi plazmoi [Mass discrimination of ions in isotope analysis by inductively coupled plasma mass-spectrometry]. Ekaterinburg, SEI HPE USTU-UPI, 2006, 132 p. (in Russian).

Praphairaksit N., Houk R.S. Reduction of mass bias and matrix effects in inductively coupled plasma mass spectrometry with a supplemental electron source in a negative extraction lens. Anal. Chem., 2000, vol. 72, no. 18, pp. 4435-4440. DOI: 10.1021/ac000590j.

Tanner S.D., Bandura D.R., Baranov V.I. Device and method preventing ion source gases from entering reaction/collision cells in mass spectrometry. Pat. US no. 6630665 B2, 2003.

Tanner S.D., Bandura D.R., Baranov V.I. Device and method preventing ion source gases from entering reaction/collision cells in mass spectrometry. Pat. US no. 6815667 B2, 2004.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.