Měření nanočástic ICP-MS
1
Single particle ICP-MS
• SP-ICP-MS proměření nanočástic (NP)
obsahujících kov
• Informace o NP pomocí SP-ICP-MS:
– Charakterizace NP
– Kvantifikace
– Distribuce velikostí částic
• Teorie SP-ICP-MS:
– Každý pík (transient signal) reprezentuje jednu NP v
pevném stavu
– Rozdíl mezi kontinuálním signálem pozadí (blanku) a
kontinuálním signálem analytu obsaženého v NP
představuje koncentraci rozpuštěného kovu
2
SP-ICP-MS
• Teorie SP-ICP-MS:
– Frekvence přechodových signálů je úměrná
koncentraci NP vstupujících do ICP
– Intenzita signálu (plocha píku transientního signálu) je
úměrná průměru NP a hmotnosti prvku v NP
– Známe-li účinnost systému zavádění suspenze do ICP,
můžeme vypočítat koncentraci NP v suspenzi
– Kontinuální signál je úměrný koncentraci
rozpuštěného kovu z NP, může být i kontaminace nebo
spektrální interference
3
SP-ICP-MS
• Teorie SP-ICP-MS:
– Suspenze nesmí být příliš koncentrovaná, aby se v
čase rozlišily impulsy jednotlivých NP
– Měření s kvadrupólovým ICP-MS: dwell time –
nastavení MS na danou hmotu
– Dwell time: termín používaný pro sekvenční ICP-MS
(kvadrupól) = čas strávený akvizicí dat na dané hmotě
izotopu – měřicím kanálu (m/z). Řádově zlomky
milisekund
– Pravděpodobnost koincidence signálu 2 částic ne dána
Poissonovým rozdělením
4
SP-ICP-MS
• Teorie SP-ICP-MS:
– Pravděpodobnost koincidence signálů 2 NP klesá s
klesající hodnotou dwell time (DwT) a klesající
koncentrací NP
– Registrace kompletního píku jedné NP má důsledky v
přesnosti a správnosti stanovení koncentrace NP a
hmotnosti daného kovu v částici
– Plná šířka píku FW je cca 0,5 ms a DwT daného MS
limituje počet NP. Je-li DwT cca 0,5 a více, dochází k
překryvu signálů: zdánlivé větší částice a zdánlivě nižší
koncentrace Obr.1:
5
SP-ICP-MS
6
SP-ICP-MS
• Teorie SP-ICP-MS:
– Obvyklá měřicí elektronika a SW umožňuje čas 3 až 10
ms, což odpovídá koincidenci 6 až 20 NP
– Mrtvý čas měření = settling time (ST), jiné HW operace
než měření (nastavení podmínek por izolaci signálu
(parametry kvadrupólu) = systém nezachytí NP
(Obr.1). Je-li ST=DwT, pak je třeba dvojnásobné doby
měření pro zachycení téhož počtu částic
7
SP-ICP-MS
• Měření (Obr. 2, 3)
– PerkinElmer NexION ICP-MS, SP mode, Syngistix Nano
Applicaton Module: eliminován ST a frekv. měření je 105
Hz, což odpovídá 10 s DwT, tj. 6×106 dat. bodů /min.
8
SP-ICP-MS
9
SP-ICP-MS
• Vliv DwT na integraci signálu NP
– Při měření většího počtu bodů je lépe definována
plocha píku odpovídajícího 1 NP
10
SP-ICP-MS
• Vliv DwT na integraci signálu NP
11
SP-ICP-MS
• Vliv DwT na počítání NP/ml
– 2 zmlžovače s odlišnými průtoky (300 a 450 l)
– Rostoucí DwT zvyšuje počet koincidencí a snižuje
pozorovaný počet NP
12
SP-ICP-MS
• Vliv DwT na počítání NP/ml a distribuci
13
SP-ICP-MS
• Vliv DwT na počítání NP/ml a distribuci
14
SP-ICP-MS
• Vliv DwT na výpočet velikosti NP
– 2 systémy NP (30 a 60 nm Au, NIST RM 8012 a 8013)
– 250 000NP/ml. Závislost signálu na DwT.
15