Multicollector-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer (MC-ICP-MS)

De Thermo Scientific Neptune XT multi-collector ICP-massaspectrometer is een instrument ontwikkeld voor hoog-precieze isotopenanalyse van metalen, metalloïden en sommige niet-metalen. Het instrument is daartoe uitgerust met een robuuste en efficiënte ionenbron (het ICP, of inductief gekoppeld plasma), een dubbelfocusserende sector-veld massaspectrometer met Nier-Johnson geometrie voor scheiding van de ionenbundels op basis van de verhouding van massa tot lading van de betreffende ionen en een array van 9 faraday cups voor simultane monitoring van de geselecteerde ionenbundels. Onder ideale voorwaarden kan een meetprecisie tot 0.001% relatieve standaardafwijking (RSD) worden verkregen. Ten opzichte van eerdere apparatuur biedt het toestel o.m. een verhoogde massaresolutie (resolving power tot 15000) en faraday cup versterkers met een 1013 in plaats van de standaard 1011 Ohm weerstand, wat betrouwbare meting bij lagere elementconcentratie toelaat.

Alle elementen met ≥2 isotopen vertonen natuurlijke variatie in hun isotopische samenstelling ten gevolge van isotopenfractionatie. Isotopenfractionatie is een gevolg van het gegeven dat – voornamelijk als een gevolg van hun verschil in massa – de isotopen van een element niet noodzakelijk met exact dezelfde efficiëntie deelnemen aan fysische processen en (bio)chemische reacties. Isotopenfractionatie kan zowel kinetisch als thermodynamisch worden gestuurd.  De Thermo Scientific Neptune XT biedt de nodige precisie om de resulterende verschillen in de isotopische samenstelling van een element op te sporen en te kwantificeren. Deze hoogprecieze isotopenanalyse wordt ingezet in de context van wetenschappelijk onderzoek in een grote variëteit aan domeinen: geo- en cosmochemie, milieustudies, archeometrie en de biomedische wetenschappen. Dergelijke analyse kan bv. worden ingezet voor het ontrafelen of reconstrueren van geologische (bv. ertsvorming) en (bio)chemische processen. Het is tevens een krachtige tool voor herkomstbepaling, bv. van de ruwe materialen gebruikt bij het vervaardigen van archeologische artefacten, van voedingsproducten van plantaardige of dierlijke oorsprong, van menselijke overblijfselen of van chemische vervuiling. Verandering van de isotopische samenstelling van essentiële minerale elementen in lichaamsvloeistoffen en weefsels onder invloed van een aandoening kan inzicht verschaffen in de betrokken biochemische processen en bevat diagnostische en/of prognostische informatie.

Daarnaast vertonen een beperkt aantal elementen ook natuurlijke variatie in hun isotopische samenstelling door de aanwezigheid van één of meerdere radiogene nucliden, dit zijn nucliden die in functie van de tijd worden bijgevormd ten gevolge van het verval van een natuurlijk voorkomende en langlevende radionuclide. Naast de hogervermelde toepassingen, kan isotopenanalyse van dergelijke elementen ook worden ingezet voor geochronologie.

Voor het bereiken van de hoogste accuraatheid en precisie moet het analietelement voor de meting chromatografisch worden afgezonderd van de matrix, tenzij standaarden met exact dezelfde matrixsamenstelling beschikbaar zijn. Combinatie met laser ablation als monsterintroductietechniek laat in sommige gevallen (bv. glas) directe isotopenanalyse van vast materiaal toe.