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APPLICATION NOTE PlasmaQuant MS Elite

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高濃度総溶解固形分を含む環境水の同位体比測定

1. はじめに PlasmaQuant MS Elite を用いて様々な高濃度の総溶解固形分（Total Dissolve Solid：TDS）を含んだ環境試料の分析を行いました。Li, B, Sr の 3 つの元素濃度とそれぞれの同位体比は、環境や地球科学の研究に重要であり、精確な分析が求められています。

エコプラズマは革新的な次世代型の RF プラズマシステムを設計することによってもたらされました。環境分析にはこの特長も重要な役割を果たします。高マトリックスサンプルの分析において、プラズマの堅牢さやパフォーマンスを犠牲にすることなく、11 L/min 以下の低アルゴンガス消費量で分析を行うことができ、ランニングコストを削減しました。

革新的なイオンミラーである ReflexION、高分解能の四重極とオールデジタル検出器を組み合わせた PlasmaQuant MS は、低質量数から高質量数まで非常に優れた同位元素測定性能を提供します。精確に最適化された検出器は、パルスカウントモードだけで 10桁のダイナミックレンジをカバーします。

キーワード

高塩環境試料の Li, B, Sr の同位体比分析

マトリックス

塩化ナトリウム

硫酸ナトリウム

硫酸マグネシウム

硫酸カルシウム

目的

精確な同位体比測定

APPLICATION NOTE PlasmaQuant MS Elite 高濃度総溶解固形分を含む環境水の同位体比測定

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装置とアクセサリー

Plasma Quant MS Elite ICP 質量分析装置

ASPQ 3300 オートサンプラー

ESI OneFast 高速試料導入システム

サンプル

S1: マトリックス: NaCl 導電率 = 150 mS/cm

S2: マトリックス: Mg – Na – SO4 導電率 = 90 mS/cm

S3: マトリックス: Mg – Na – SO4 導電率 = 11.7 mS/cm

S4: マトリックス: Na – SO 導電率 = 3.46 mS/cm


S6: マトリックス: Ca – SO4 導電率 = 1.6 mS/cm


サンプル前処理

サンプル S1 と S2 は、導電率が高く、高濃度の総溶解固形物を含んでいる為に 1% HNO3 で 100 倍希釈しました。

サンプル S3 から S7 は、1% HNO3 で 10 倍希釈しました。

測定条件

表 1: 装置パラメーター

パラメーター設定

プラズマガス 9.0 L/min

補助ガス 1.35 L/min

ネブライザーガス 1.05 L/min

RF 出力 1.30 kW

サンプリング深さ 6.0 mm

ポンプ回転数 10 rpm

チャンバー冷却温度 3°C

繰り返し回数 5

スキャン回数 500

積分時間 10 ms

iCRC モード No gas


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検量線

同位体比測定の前に、あらかじめサンプル中の Li, B, Sr の定量を行いました。表 2 に検量線の濃度範囲と相関係数を、図 1-7 にそれぞれの検量線グラフを示します。

表 2: 検量線濃度範囲と相関係数

同位体単位標準 1 標準 2 標準 3 標準 4 標準 5 相関係数

Li6 µg/L 0.1 1.0 10.0 100.0 1.000000

Li7 µg/L 0.1 1.0 10.0 100.0 0.999999

B10 µg/L 0.1 1.0 10.0 100.0 1.000000

B11 µg/L 0.1 1.0 10.0 100.0 0.999999

Sr86 µg/L 0.1 1.0 10.0 100.0 1000.0 0.999999

Sr87 µg/L 0.1 1.0 10.0 100.0 1000.0 0.999992

Sr88 µg/L 0.1 1.0 10.0 100.0 1000.0 0.999999

図 1 - 7: Ca Li, B, Sr のそれぞれの同位体の検量線グラフ


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2. 結果

測定濃度と検出限界表 3: 試料中の Li, B, Sr の定量結果（単位：µg/L）

Element S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 LOD*

Li 501.9 3100.7 244.5 82.7 124.6 17.9 153.7 0.004

B 756.4 1761.8 1544.3 289.0 1002.2 50.2 770.5 0.029

Sr 45750.3 13974.0 8551.4 6821.5 9522.8 8156.2 9192.5 0.001

* LOD（検出限界）はブランクの 3σから算出しました。


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測定した各元素の同位体比と理論値* *同位体比測定の結果は補正を行っていません。

表 4-10：それぞれのサンプルマトリックス中の Li, B, Sr の同位体比

S1 Li6/Li7 B10/B11 Sr86/Sr87 Sr86/Sr88 Sr87/Sr88

測定 1 0.08279 0.26089 1.40811 0.12209 0.08671

測定 2 0.08325 0.25917 1.40796 0.12196 0.08662

測定 3 0.08396 0.25711 1.40688 0.12185 0.08661

平均値 0.08333 0.25906 1.40765 0.12196 0.08664

存在比 0.08108 0.24844 1.40857 0.11940 0.08477

Accuracy (%) 2.78 4.27 -0.07 2.15 2.22

Precision (%) 0.71 0.73 0.05 0.10 0.06

S2 Li6/Li7 B10/B11 Sr86/Sr87 Sr86/Sr88 Sr87/Sr88 測定 1 0.08302 0.26089 1.40811 0.12232 0.08682

測定 2 0.08339 0.25917 1.40796 0.12181 0.08640

測定 3 0.08370 0.25711 1.40688 0.12224 0.08665

平均値 0.08337 0.25906 1.40765 0.12212 0.08662

存在比 0.08108 0.24844 1.40857 0.11940 0.08477

Accuracy (%) 2.83 1.61 0.09 2.28 2.19

Precision (%) 0.41 0.40 0.07 0.23 0.25


測定 2 0.08325 0.24641 1.40439 0.12132 0.08639

測定 3 0.08304 0.24737 1.40422 0.12134 0.08641

平均値 0.08290 0.24646 1.40459 0.12132 0.08637

存在比 0.08108 0.24844 1.40857 0.11940 0.08477

Accuracy (%) 2.24 -0.80 -0.28 1.61 1.90

Precision (%) 0.53 0.36 0.04 0.02 0.05


測定 2 0.08184 0.25758 1.40324 0.12140 0.08651

測定 3 0.08168 0.25853 1.40200 0.12125 0.08648

平均値 0.08177 0.25772 1.40248 0.12133 0.08651

存在比 0.08108 0.24844 1.40857 0.11940 0.08477

Accuracy (%) 0.81 3.74 -0.43 1.62 2.06

Precision (%) 0.10 0.29 0.05 0.06 0.03


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測定 2 0.08137 0.25455 1.40296 0.12100 0.08624

測定 3 0.08157 0.25581 1.40319 0.12060 0.08595

平均値 0.08136 0.25417 1.40311 0.12079 0.08609

存在比 0.08108 0.24844 1.40857 0.11940 0.08477

Accuracy (%) 0.36 2.31 -0.39 1.16 1.56

Precision (%) 0.24 0.74 0.01 0.16 0.17


測定 2 0.08036 0.25309 1.40257 0.12074 0.08609

測定 3 0.08020 0.25305 1.40388 0.12084 0.08608

平均値 0.08027 0.25331 1.40317 0.12081 0.08610

存在比 0.08108 0.24844 1.40857 0.11940 0.08477

Accuracy (%) -1.00 1.96 -0.38 1.18 1.57

Precision (%) 0.10 0.16 0.05 0.05 0.04


測定 2 0.08462 0.25283 1.40318 0.12044 0.08584

測定 3 0.08454 0.26291 1.40172 0.12002 0.08563

平均値 0.08448 0.25284 1.40271 0.12027 0.08574

存在比 0.08108 0.24844 1.40857 0.11940 0.08477

Accuracy (%) 4.19 1.77 -0.42 0.73 1.15

Precision (%) 0.21 0.02 0.06 0.18 0.12


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3. 結果と考察 PlasmaQuant MSは高濃度のTDSを含んだ環境サンプルの同位体比分析において、精確な測定に適していることを実証しました。この装置の革新的な技術がこのアプリケーションの測定に対して必要不可欠でした。革新的な技術を以下に示します:

• 次世代の27MHz RFジェネレーターで高マトリックス環境試料に対しても安定したプラズマ条件を維持

• 真の3MHz HD Q四重極高分解能と高感度で、同位体分析に最適

• オールデジタル検出器は、10桁のリニアダイナミックレンジで弱いシグナルから強いシグナル、低濃度から高濃度、

低質量から高質量の同位体まで正確に再現性良く測定

• 本の様なデザインによる簡単なメンテナンスとワークシートタイプの使いやすいASpect MSソフトウェア。

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