DE SANTIS L’Evoluzione tecnologica nelle analisi ... · The world leader in serving science...
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The world leader in serving science L’evoluzione tecnologica nelle analisi elementari: da ICP-MS singolo a ICP MS triplo quadrupolo Marco De Santis Milano, 23 Giugno 2017
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The world leader in serving science
L’evoluzione tecnologica nelle analisi elementari: da ICP-MS singolo a ICP MS triplo quadrupolo
Marco De Santis
Milano, 23 Giugno 2017
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Application areas
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iCAP RQ: ICP-MS a singolo Quadrupolo
RF generator without
plasma shield
RF generator without
plasma shield
Torch design for
easy handling
Torch design for
easy handling
RAPID Lens –
A novel
90°deflection
for removal of
neutral gas
molecules
RAPID Lens –
A novel
90°deflection
for removal of
neutral gas
molecules
Collision cell (QCell)Collision cell (QCell)
SEM for improved
life time
SEM for improved
life time
QuadrupoleQuadrupole
Interface with
innovative skimmer cone
Interface with
innovative skimmer cone
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Semplicità e Produttività in ICP-MS…
Come eliminare le interferenze• Quale modalità di misura utilizzare• Per quali analiti
Misure di matrici complesse
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Interferenze – Cosa sono?
H2O, Ca, Na, K, Mg, Cl, etc
Ar, Aria (O, N)
Reagenti
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Interferenze – Cosa sono?
H2O, Ca, Na, K, Mg, Cl, etc
Ar, Aria (O, N)
Reazione
Reagenti
ArAr, ArO, ArN, ArC, ArH, ArCa, ArNa, ArK, ArMg, ArCl, ClO, NO, CO, CaO, NaO, etc
Prodotti
Interferenze
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Cella di reazione e collisione
• il fascio di ioni viene fatto collidere con gas inerte o reattivo .
• Queste collisioni causano dei fenomeni chimico fisici che alterano la natura stessa del fascio ionico
• Rimuove o abbatte le interferenze.
Quad
+
+++++++
++
+
+
La sfida è:
• Massima trasmissione dell’analita al quadrupolo
• Massimo abbattimento dell interferenza
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Rimozione Interferenze – QCell He KED
Target
Analyte 75As+
Quadrupole set to filter out exact mass of target analytee.g. 75As+
ArCl +, Ca(OH)2H+
Quadrupole isolates ions wanted for
measurement
He KED filters out unwanted polyatomic interferences, based
on difference in cross-sectional size of the analyte and
polyatomic
Complex
Matrix
Comprehensive Interference
Removal
• QCell in He KED elimina le interferenze poliatomiche
• Alta trasmissione consente l‘analisi di masse basse in KED mode
• Una sola modalità di acquisizione per tutti gli analiti
KED = Kinetic Energy Discrimination
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Rimozione Interferenze – QCell Low Mass Cut-off
Target
Analyte 75As+
Quadrupole set to filter out exact mass of target analytee.g. 75As+
Quadrupole isolates ions wanted for
measurement
Complex
Matrix
Comprehensive Interference
Removal
Low mass cut off filters out unwanted
precursor ions; ions are then unable to
recombine later in the QCell and backgrounds
are reduced further than KED alone
40Ar+, 40Ca+, 35Cl+, 16O+, 1H+
Anal LMCO Interferences Precursors
51V 35 35Cl16O, 37Cl14N, 34S16OH
H, N, O, S, Cl
56Fe 39 40Ar16O, 40Ca16O O, Ar, Ca
63Cu 45 40Ar23Na, 12C16O35Cl, 31P32S
C, N, O, Na, P, S, Cl, Ar
75As 47 40Ar35Cl, 40Ca35Cl,40Ar34SH, 37Cl2H
H, S, Cl, Ca, Ar
• Il Flatapole applica automaticamente il Low Mass Cut Off (LMCO) a seconda dell‘analita target
QCell (collision cell) flatapole design
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• Il Flatapole applica automaticamente il Low Mass Cut Off (LMCO) a seconda dell‘analita target
• Tutti i precursori che contribuiscono alle interferenze sono eliminati
• Sistema semplice ed efficace per la rimozione delle intereferenze
Rimozione Interferenze – QCell Low Mass Cut-off
Target
Analyte 75As+
Quadrupole set to filter out exact mass of target analytee.g. 75As+
Quadrupole isolates ions wanted for
measurement
Complex
Matrix
Comprehensive Interference
Removal
Low mass cut off filters out unwanted
precursor ions; ions are then unable to
recombine later in the QCell and backgrounds
are reduced further than KED alone
40Ar+, 40Ca+, 35Cl+, 16O+, 1H+
Anal LMCO Interferences Precursors
51V 35 35Cl16O, 37Cl14N, 34S16OH
H, N, O, S, Cl
56Fe 39 40Ar16O, 40Ca16O O, Ar, Ca
63Cu 45 40Ar23Na, 12C16O35Cl, 31P32S
C, N, O, Na, P, S, Cl, Ar
75As 47 40Ar35Cl, 40Ca35Cl,40Ar34SH, 37Cl2H
H, S, Cl, Ca, Ar
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75As He 75ArCl 75 CaCl
CONTROLLO DELLA POPOLAZIONE IONICA CON TAGLIO AUTOMATICO delle specie NON TARGET
As ArCl CaCl
Q-Cell: GUIDA IONICA + FILTRO DI MASSA Dinamico
Taglio m \z ≤ 47
Cella di Collisione e Reazione
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• Calibration curve for 75As in a solution containing 1.2% v/v HCl
STD mode Vs KED mode
STD mode: Polyatomic interference leads to poor IDL and elevated BEC
KED mode: Polyatomic interference removed - IDL below 5 ppt
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• US EPA Method 6020• Bianco & Calibrazione di 28 Analiti
• QC check iniziali: ICV, ICB, LFB, QCS
• QC check: CCB, CCV
• Standard Interni - 6Li, 45Sc, 71Ga, 89Y, 115In e159Tb
• Acqua di rubinetto + 500 ppm Ca (Waste Water/digested solid waste)
Matrici Complesse – US EPA 6020 for Waste Water/Solid Waste
0 1 2 4 6 7 853
Time/hours
4.5 mm insert
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• ICP-MS Triplo Quadrupolo
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iCAP RQ ICP-MS iCAP TQ ICP-MS
Differenze tra SQ e TQ
Reale Q1 come filtro di massa
prima della cella
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Matrice Filtrata a 5 livelli
FILTRO LIVELLO 1: INSERTO
FILTRO LIVELLO 2: RAPID a 90°
FILTRO LIVELLO 3 Q1: SOLO IONI
TARGET
FILTRO LIVELLO 4Q2: CELLA DICOLLISIONE E
REAZIONE
FILTRO LIVELLO 5 Q3: SOLO I
PRODOTTI DIREAZIONE
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Triplo Quad… quando è indispensabile?
Quando la mia matrice è molto complessa! Alte concentrazioni di un determinato elemento possono generare
INTERFERENZE AGGIUNTIVEche “normalmente” non sarebbero significative
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Analisi accurata di Arsenico e Selenio in Terre Rare
75 150
150Nd+, 150Sm+
75As+
150Nd2+, 150Sm2+
Single Quad ICP-MS: KEDInterferenze da M2+
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Analisi accurata di Arsenico e Selenio in Terre Rare
75 150
75As+
150Nd2+, 150Sm2+
Single Quad ICP-MS: KEDInterferenze da M2+
Soluzione: Reazione con O2: mass shift As e Se
91AsO+
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Analisi accurata di Arsenico e Selenio in Terre Rare
75 150
75As+
150Nd2+, 150Sm2+
Single Quad ICP-MS: KEDInterferenze da M2+
Soluzione: Reazione con O2: mass shift As e Se
Altre interferenze: 91Zr+, 94,96Mo+, se presenti nel campione
91AsO+
91Zr+
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iCAP TQ ICP-MS – es. 75As
Q1 :FILTRA TUTTI GLI IONI UNTARGET
COMPRESI GLI IONI “PARENTS” 59Co (75-16) e 91Zr(75+16)
Q2 :OTTIMALE CONDIZIONE DI
REAZIONE CON O2: Isobari di m75 (es CoO e Sm 2+ ) non
reagiscono con Ossigeno
Q3 :ISOLA SOLO I PRODOTTI DI
REAZIONE [AsO] E RIMUOVE OGNI RESIDUA INTERFERENZA
75As+
59Co+, 91Zr+
Q1 filtra SOLO ( m/z 75)
Q3 isola solo il prodottodi reazione AsO ( m/z 91)
proveniente da Q2
Q2 reazione (O 2)totalmente controllata
91[AsO] +
75As+ ���� 91[AsO] +
59Co16O+, 150Sm++
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Come eliminare la complessità di un ICP-MS Triplo Quadrupolo
• Reaction Finder per il software Qtegra
• Sviluppo metodo semplificato
Ione Prodotto
M+
Gas
Analita
Risultato
1. Selezionare Elemento/Isotopo di interesse
2. Reaction Finder propone la migliore combinazione gas/scan setting
Facilità di utilizzo di un ICP-MS Triplo Quadrupolo
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Applicazioni
Analisi ambientali – As, Se
Metallurgia
Applicazioni avanzate
Speciazione Laser AblationNanoparticelle
Ricerca Clinica - Ti
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• Impurezze in leghe base Ni
• As in Vitamina B12 (alta concentrazione Co)
• Cd in presenza di alta concentrazione di Mo
• P, Ti in matrice di Si
• Ti in campioni clinici
• As, Se in campioni contenenti elementi delle terre rare
• S, P in acciai o leghe con alte concentrazioni di Fe
• Analisi di nanoparticelle
La Potenza della Tecnologia Triplo Quadrupolo
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Applicazioni in ICP-MS
Liquid Chromatography Field Flow Fractionation
Gas Exchange Device Laser Ablation
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Speciazione
ICP-MS rileva la specie
La colonna cromatografica separa le specie metalliche(es CrIII e CrVI)
Il software comanda interamente il sistema
Il campionatore inietta il campione
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Anion exchange:
• Dionex AG7 (2x50mm)
• Eluizione isocratica: 0,4 mol/L HNO3
• Flusso: 0,4 mL/min
• Volume iniezione: 20 µL
Speciazione Cromo in acque naturali
From: AN43098_E 03/12C
