ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ

From LTRC
సంక్షిప్త నామం ICP-MS
వర్గీకరణ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ
ఎనలైట్లు ప్లాస్మాలోని పరమాణు మరియు బహుపరమాణు జాతులు, కొన్ని మినహాయింపులతో; సాధారణంగా నమూనాలోని రసాయన మూలకాల గాఢతను సూచిస్తాయి
తయారీదారులు Skyray, Agilent, Analytik Jena, Horiba (only ICP-OES), PerkinElmer, Shimadzu, Spectro, Thermo, GBC Scientific, Nu Instruments, DVS Sciences (now Standard BioTools)
ఇతర పద్ధతులు
సంబంధిత ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా అటామిక్ ఎమిషన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ
హైఫనేటెడ్ లిక్విడ్ క్రోమాటోగ్రఫీ-ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (LC-ICP-MS), గ్యాస్ క్రోమాటోగ్రఫీ-ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (GC-ICP-MS), లేజర్ అబ్లేషన్ ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (LA-ICP-MS)

ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (ICP-MS) అనేది ఒక రకమైన మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ, ఇది నమూనాను అయనీకరణం చేయడానికి ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మాను ఉపయోగిస్తుంది. ఇది నమూనాను పరమాణువులుగా విడగొట్టి, పరమాణు మరియు చిన్న పాలిఅటామిక్ అయాన్లను సృష్టిస్తుంది, వీటిని తర్వాత గుర్తిస్తారు. ద్రవ నమూనాలలో చాలా తక్కువ సాంద్రత కలిగిన లోహాలు మరియు అనేక అలోహాలను గుర్తించే సామర్థ్యం కోసం ఇది ప్రసిద్ధి చెందింది మరియు ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది ఒకే మూలకం యొక్క వివిధ ఐసోటోపులను గుర్తించగలదు, ఇది ఐసోటోపిక్ లేబులింగ్లో దీనిని ఒక బహుముఖ సాధనంగా మారుస్తుంది.

అటామిక్ అబ్సార్ప్షన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీతో పోలిస్తే, ICP-MS ఎక్కువ వేగం, ఖచ్చితత్వం మరియు సున్నితత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది. అయితే, థర్మల్ అయనీకరణ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (TIMS) మరియు గ్లో డిశ్చార్జ్ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (GD-MS) వంటి ఇతర రకాల మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీలతో పోలిస్తే, ICP-MS అనేక జోక్యం చేసుకునే జాతులను పరిచయం చేస్తుంది: ప్లాస్మా నుండి ఆర్గాన్, కోన్ రంధ్రాల ద్వారా లీక్ అయ్యే గాలిలోని భాగాలు మరియు గాజు పాత్రలు మరియు కోన్‌ల నుండి కాలుష్యం.

భాగాలు

ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా

ప్రధాన వ్యాసం: Inductively coupled plasma ఒక ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా అనేది ప్లాస్మా, ఇది విద్యుదయస్కాంత కాయిల్తో వాయువును ఇండక్టివ్ హీటింగ్ చేయడం ద్వారా శక్తిని పొందుతుంది (అయనీకరణం చెందుతుంది), మరియు వాయువును విద్యుత్ వాహకంగా మార్చడానికి తగినంత సాంద్రత కలిగిన అయాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది. వాయువు ప్లాస్మా లక్షణాలను కలిగి ఉండటానికి మొత్తం వాయువు అయనీకరణం చెందాల్సిన అవసరం లేదు; 1% అయనీకరణం కూడా ప్లాస్మాను సృష్టిస్తుంది.[1] స్పెక్ట్రోకెమికల్ విశ్లేషణలో ఉపయోగించే ప్లాస్మాలు ప్రాథమికంగా విద్యుత్ పరంగా తటస్థంగా ఉంటాయి, అయాన్‌పై ఉన్న ప్రతి ధనాత్మక చార్జ్ ఒక స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్ ద్వారా సమతుల్యం చేయబడుతుంది. ఈ ప్లాస్మాలలో ధనాత్మక అయాన్లు దాదాపు అన్నీ ఒకే చార్జ్ కలిగి ఉంటాయి మరియు రుణాత్మక అయాన్లు తక్కువగా ఉంటాయి, కాబట్టి ప్లాస్మా యొక్క ప్రతి యూనిట్ పరిమాణంలో అయాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య దాదాపు సమానంగా ఉంటుంది.

ICPలు రెండు ఆపరేషన్ మోడ్‌లను కలిగి ఉంటాయి, వీటిని తక్కువ ప్లాస్మా సాంద్రతతో కెపాసిటివ్ (E) మోడ్ మరియు అధిక ప్లాస్మా సాంద్రతతో ఇండక్టివ్ (H) మోడ్ అని పిలుస్తారు, మరియు E నుండి H హీటింగ్ మోడ్ మార్పు బాహ్య ఇన్‌పుట్‌లతో జరుగుతుంది.[2] ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ H మోడ్‌లో పనిచేస్తుంది.

ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (ICP-MS)ని ఇతర అకర్బన మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ రూపాల కంటే ప్రత్యేకంగా మార్చేది ఏమిటంటే, విశ్లేషణ చేయాల్సిన పదార్థాన్ని ఎటువంటి అంతరాయం లేకుండా నిరంతరంగా నమూనాగా తీసుకునే సామర్థ్యం. ఇది ఇతర అకర్బన మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ రూపాలకు భిన్నంగా ఉంటుంది; గ్లో డిశ్చార్జ్ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (GDMS) మరియు థర్మల్ అయనీకరణ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (TIMS), ఇవి రెండు-దశల ప్రక్రియను కోరుతాయి: నమూనా(ల)ను వాక్యూమ్ ఛాంబర్‌లోకి చొప్పించడం, వాక్యూమ్ ఛాంబర్‌ను సీల్ చేయడం, వాక్యూమ్‌ను పంప్ చేయడం, నమూనాకు శక్తినివ్వడం, తద్వారా అయాన్లను మాస్ ఎనలైజర్‌లోకి పంపడం. ICP-MSతో విశ్లేషించాల్సిన నమూనా వాతావరణ పీడనం వద్ద ఉంటుంది. డిఫరెన్షియల్ పంపింగ్ యొక్క సమర్థవంతమైన ఉపయోగం ద్వారా; డిఫరెన్షియల్ ఎపర్చర్లు (రంధ్రాలు) ద్వారా వేరు చేయబడిన బహుళ వాక్యూమ్ దశలు, ఆర్గాన్ ప్లాస్మాలో సృష్టించబడిన అయాన్లు, వివిధ ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ ఫోకసింగ్ పద్ధతుల సహాయంతో, మాస్ ఎనలైజర్ ద్వారా డిటెక్టర్(ల)కు ప్రసారం చేయబడతాయి మరియు లెక్కించబడతాయి. ఇది విశ్లేషకుడికి నమూనా త్రూపుట్‌ను (సమయానికి నమూనాల పరిమాణం) గణనీయంగా పెంచడమే కాకుండా, "టైమ్ రిజాల్వ్డ్ అక్విజిషన్" అని పిలవబడే దానిని చేయడం సాధ్యం చేసింది. లిక్విడ్ క్రోమాటోగ్రఫీ ICP-MS (LC-ICP-MS); లేజర్ అబ్లేషన్ ICP-MS (LA-ICP-MS); ఫ్లో ఇంజెక్షన్ ICP-MS (FIA-ICP-MS) వంటి హైఫనేటెడ్ పద్ధతులు ఈ సాపేక్షంగా కొత్త సాంకేతికత నుండి ప్రయోజనం పొందాయి. ఇది జియోకెమిస్ట్రీ మరియు ఫోరెన్సిక్ కెమిస్ట్రీ; బయోకెమిస్ట్రీ మరియు ఓషనోగ్రఫీతో సహా పరిశోధన కోసం కొత్త సాధనాల అభివృద్ధిని ప్రేరేపించింది. అదనంగా, నమూనా త్రూపుట్ రోజుకు డజన్ల కొద్దీ నమూనాల నుండి వందల కొద్దీ నమూనాలకు పెరగడం పర్యావరణ విశ్లేషణలో విప్లవాత్మక మార్పులు తెచ్చింది, ఖర్చులను తగ్గించింది. ప్రాథమికంగా, నమూనా పర్యావరణ పీడనం వద్ద ఉన్నప్పుడు, ఎనలైజర్ మరియు డిటెక్టర్ సాధారణ ఆపరేషన్ సమయంలో ఆ పీడనంలో 1/10,000,000 వంతు వద్ద ఉండటమే దీనికి కారణం.

స్పెక్ట్రోమెట్రీ కోసం ఒక ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా (ICP) మూడు ఏకాగ్ర గొట్టాలను కలిగి ఉన్న టార్చ్‌లో నిర్వహించబడుతుంది, సాధారణంగా క్వార్ట్జ్తో తయారు చేయబడుతుంది, అయితే హైడ్రోఫ్లోరిక్ యాసిడ్ ఉపయోగిస్తుంటే లోపలి గొట్టం (ఇంజెక్టర్) నీలమణి (సఫైర్) కావచ్చు. ఈ టార్చ్ చివర రేడియో-ఫ్రీక్వెన్సీ విద్యుత్ ప్రవాహంతో సరఫరా చేయబడిన ఇండక్షన్ కాయిల్ లోపల ఉంచబడుతుంది. ఆర్గాన్ వాయువు ప్రవాహం (సాధారణంగా నిమిషానికి 13 నుండి 18 లీటర్లు) టార్చ్ యొక్క రెండు వెలుపలి గొట్టాల మధ్య ప్రవేశపెట్టబడుతుంది మరియు వాయు ప్రవాహంలోకి స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లను ప్రవేశపెట్టడానికి కొద్దిసేపు విద్యుత్ స్పార్క్ వర్తించబడుతుంది. ఈ ఎలక్ట్రాన్లు ఇండక్షన్ కాయిల్ యొక్క రేడియో-ఫ్రీక్వెన్సీ అయస్కాంత క్షేత్రంతో సంకర్షణ చెందుతాయి మరియు క్షేత్రం అధిక ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద (సాధారణంగా సెకనుకు 27.12 మిలియన్ సైకిల్స్) మారినప్పుడు మొదట ఒక దిశలో, తర్వాత మరొక దిశలో వేగవంతం చేయబడతాయి. వేగవంతమైన ఎలక్ట్రాన్లు ఆర్గాన్ పరమాణువులతో ఢీకొంటాయి, మరియు కొన్నిసార్లు ఒక ఘర్షణ ఆర్గాన్ పరమాణువు తన ఎలక్ట్రాన్లలో ఒకదానిని కోల్పోయేలా చేస్తుంది. విడుదలైన ఎలక్ట్రాన్ వేగంగా మారుతున్న అయస్కాంత క్షేత్రం ద్వారా వేగవంతం చేయబడుతుంది. ఘర్షణలలో కొత్త ఎలక్ట్రాన్ల విడుదల రేటు ఆర్గాన్ అయాన్లతో (ఎలక్ట్రాన్‌ను కోల్పోయిన పరమాణువులు) ఎలక్ట్రాన్ల పునఃసంయోగం రేటుతో సమతుల్యం అయ్యే వరకు ఈ ప్రక్రియ కొనసాగుతుంది. ఇది ఎక్కువగా ఆర్గాన్ పరమాణువులతో, తక్కువ మొత్తంలో స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు మరియు ఆర్గాన్ అయాన్లతో కూడిన 'ఫైర్‌బాల్'ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ప్లాస్మా ఉష్ణోగ్రత చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది, సుమారు 10,000 K. ప్లాస్మా అతినీలలోహిత కాంతిని కూడా ఉత్పత్తి చేస్తుంది, కాబట్టి భద్రత కోసం దీనిని నేరుగా చూడకూడదు.

ICPని క్వార్ట్జ్ టార్చ్‌లో ఉంచవచ్చు ఎందుకంటే రెండు వెలుపలి గొట్టాల మధ్య వాయు ప్రవాహం ప్లాస్మాను టార్చ్ గోడల నుండి దూరంగా ఉంచుతుంది. ప్లాస్మాను సెంట్రల్ ట్యూబ్ చివర నుండి దూరంగా ఉంచడానికి సాధారణంగా సెంట్రల్ ట్యూబ్ మరియు ఇంటర్మీడియట్ ట్యూబ్ మధ్య రెండవ ఆర్గాన్ ప్రవాహం (నిమిషానికి సుమారు 1 లీటర్) ప్రవేశపెట్టబడుతుంది. మూడవ ప్రవాహం (మళ్ళీ సాధారణంగా నిమిషానికి సుమారు 1 లీటర్) వాయువు టార్చ్ యొక్క సెంట్రల్ ట్యూబ్‌లోకి ప్రవేశపెట్టబడుతుంది. ఈ వాయు ప్రవాహం ప్లాస్మా మధ్య గుండా వెళుతుంది, అక్కడ అది చుట్టుపక్కల ప్లాస్మా కంటే చల్లగా ఉండే ఛానెల్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, కానీ రసాయన మంట కంటే చాలా వేడిగా ఉంటుంది. విశ్లేషించాల్సిన నమూనాలు ఈ సెంట్రల్ ఛానెల్‌లోకి ప్రవేశపెట్టబడతాయి, సాధారణంగా ద్రవ నమూనాను నెబ్యులైజర్‌లోకి పంపడం ద్వారా ఏర్పడిన ద్రవ పొగమంచు రూపంలో.

ప్లాస్మా ఉష్ణోగ్రతను (మరియు తద్వారా అయనీకరణ సామర్థ్యాన్ని) మరియు స్థిరత్వాన్ని పెంచడానికి, నమూనాను సెంట్రల్ ట్యూబ్ ద్వారా వీలైనంత తక్కువ ద్రవంతో (సాల్వెంట్ లోడ్) మరియు స్థిరమైన బిందు పరిమాణాలతో ప్రవేశపెట్టాలి. ద్రవ నమూనాల కోసం నెబ్యులైజర్‌ను ఉపయోగించవచ్చు, దాని తర్వాత పెద్ద బిందువులను తొలగించడానికి స్ప్రే ఛాంబర్ ఉంటుంది, లేదా టార్చ్‌ను చేరుకోవడానికి ముందు ద్రావణాన్ని ఆవిరి చేయడానికి డీసోల్వేటింగ్ నెబ్యులైజర్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. ఘన నమూనాలను లేజర్ అబ్లేషన్ ఉపయోగించి కూడా ప్రవేశపెట్టవచ్చు. నమూనా ICP యొక్క సెంట్రల్ ఛానెల్‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది, ఆవిరైపోతుంది, అణువులు విడిపోతాయి, ఆపై భాగాలు అయాన్లుగా మారతాయి. ప్లాస్మాలో ఉండే ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అనేక రసాయన మూలకాల పరమాణువులలో గణనీయమైన భాగం అయనీకరణం చెందుతాయి, ప్రతి పరమాణువు తన అత్యంత వదులుగా బంధించబడిన ఎలక్ట్రాన్‌ను కోల్పోయి ఒకే చార్జ్ కలిగిన అయాన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. అధిక మొదటి అయనీకరణ శక్తి కలిగిన మూలకాల కోసం అయనీకరణ సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి, తక్కువ రెండవ అయనీకరణ శక్తి కలిగిన మూలకాల కోసం రెండవ అయనీకరణను (డబుల్ ఛార్జింగ్) తగ్గించడానికి ప్లాస్మా ఉష్ణోగ్రత ఎంపిక చేయబడుతుంది.

మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ

ప్రధాన వ్యాసం: Mass spectrometry మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీకి అనుసంధానం చేయడానికి, ప్లాస్మా నుండి అయాన్లు వరుస కోన్‌ల ద్వారా మాస్ స్పెక్ట్రోమీటర్‌లోకి, సాధారణంగా క్వాడ్రుపోల్లోకి సంగ్రహించబడతాయి. అయాన్లు వాటి మాస్-టు-చార్జ్ నిష్పత్తి ఆధారంగా వేరు చేయబడతాయి మరియు ఒక డిటెక్టర్ సాంద్రతకు అనులోమానుపాతంలో అయాన్ సిగ్నల్‌ను అందుకుంటుంది.

నమూనా యొక్క సాంద్రతను సింగిల్ లేదా మల్టీ-ఎలిమెంట్ రిఫరెన్స్ స్టాండర్డ్స్ వంటి సర్టిఫైడ్ రిఫరెన్స్ మెటీరియల్తో క్రమాంకనం (calibration) చేయడం ద్వారా నిర్ణయించవచ్చు. ICP-MS ఐసోటోపికల్లీ ఎన్‌రిచ్డ్ స్టాండర్డ్ ఆధారంగా సింగిల్ పాయింట్ పద్ధతి అయిన ఐసోటోప్ డైల్యూషన్ ద్వారా పరిమాణాత్మక నిర్ణయాలకు కూడా ఉపయోగపడుతుంది. పునరుత్పత్తి సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి మరియు సున్నితత్వ వైవిధ్యం వల్ల కలిగే లోపాలను భర్తీ చేయడానికి, ఒక ఇంటర్నల్ స్టాండర్డ్ను జోడించవచ్చు.

ICP సిస్టమ్‌లకు అనుసంధానించబడిన ఇతర మాస్ ఎనలైజర్‌లలో సింగిల్ మరియు మల్టిపుల్ కలెక్టర్ రెండింటినీ కలిగి ఉన్న డబుల్ ఫోకసింగ్ మాగ్నెటిక్-ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ సెక్టార్ సిస్టమ్‌లు, అలాగే టైమ్ ఆఫ్ ఫ్లైట్ సిస్టమ్‌లు (అక్షీయ మరియు ఆర్థోగోనల్ యాక్సిలరేటర్లు రెండూ ఉపయోగించబడ్డాయి) ఉన్నాయి.

అప్లికేషన్లు

ICP-MS యొక్క అతిపెద్ద వాల్యూమ్ ఉపయోగాలలో ఒకటి వైద్య మరియు ఫోరెన్సిక్ రంగంలో, ప్రత్యేకంగా టాక్సికాలజీలో ఉంది. ఒక వైద్యుడు భారీ లోహాల విషప్రయోగం, జీవక్రియ ఆందోళనలు మరియు హెపటాలాజికల్ సమస్యల వంటి అనుమానాల కోసం లోహ పరీక్షను ఆదేశించవచ్చు. ప్రతి రోగి యొక్క రోగనిర్ధారణ ప్రణాళికకు ప్రత్యేకమైన పారామితులపై ఆధారపడి, విశ్లేషణ కోసం సేకరించిన నమూనాలు మొత్తం రక్తం, మూత్రం, ప్లాస్మా, సీరం నుండి ప్యాక్ చేయబడిన ఎర్ర రక్త కణాల వరకు ఉండవచ్చు. ఈ పరికరం యొక్క మరొక ప్రాథమిక ఉపయోగం పర్యావరణ రంగంలో ఉంది. ఇటువంటి అప్లికేషన్లలో మునిసిపాలిటీలు లేదా ప్రైవేట్ వ్యక్తుల కోసం నీటి పరీక్ష నుండి పారిశ్రామిక ప్రయోజనాల కోసం నేల, నీరు మరియు ఇతర పదార్థాల విశ్లేషణ వరకు ఉంటాయి.[3]

ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, పారిశ్రామిక మరియు జీవసంబంధ పర్యవేక్షణ ICP-MS ద్వారా లోహ విశ్లేషణకు మరొక ప్రధాన అవసరాన్ని అందించింది. బ్యాటరీ ఫ్యాక్టరీ వంటి లోహాలకు గురయ్యే అవకాశం ఉన్న ఫ్యాక్టరీలలో పనిచేసే వ్యక్తులు, వారి యజమాని ద్వారా క్రమం తప్పకుండా లోహ విషపూరితం కోసం వారి రక్తం లేదా మూత్రాన్ని విశ్లేషించుకోవాల్సి ఉంటుంది. ఈ పర్యవేక్షణ U.S. ఆక్యుపేషనల్ సేఫ్టీ అండ్ హెల్త్ అడ్మినిస్ట్రేషన్ అమలు చేసిన తప్పనిసరి పద్ధతిగా మారింది, ఇది కార్మికులను వారి పని వాతావరణం నుండి రక్షించడానికి మరియు పని విధులను సరైన క్రమంలో మార్చడానికి (అంటే ఉద్యోగులను అధిక ఎక్స్‌పోజర్ స్థానం నుండి తక్కువ ఎక్స్‌పోజర్ స్థానానికి మార్చడం) ప్రయత్నిస్తుంది.

ICP-MS జియోకెమిస్ట్రీ రంగంలో రేడియోమెట్రిక్ డేటింగ్ కోసం కూడా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది, దీనిలో ఇది వివిధ ఐసోటోపుల సాపేక్ష సమృద్ధిని, ముఖ్యంగా యురేనియం మరియు సీసాను విశ్లేషించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ICP-MS ఈ అప్లికేషన్ కోసం గతంలో ఉపయోగించిన థర్మల్ అయనీకరణ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ కంటే ఎక్కువ అనుకూలమైనది, ఎందుకంటే ఆస్మియం మరియు టంగ్‌స్టన్ వంటి అధిక అయనీకరణ శక్తి కలిగిన జాతులను సులభంగా అయనీకరణం చేయవచ్చు. అధిక ఖచ్చితత్వ నిష్పత్తి పని కోసం, లెక్కించిన నిష్పత్తులపై శబ్దం ప్రభావాన్ని తగ్గించడానికి సాధారణంగా మల్టిపుల్ కలెక్టర్ పరికరాలను ఉపయోగిస్తారు.

ఫ్లో సైటోమెట్రీ రంగంలో, ఒక కొత్త సాంకేతికత సాంప్రదాయ ఫ్లోరోక్రోమ్‌లను భర్తీ చేయడానికి ICP-MSని ఉపయోగిస్తుంది. క్లుప్తంగా, యాంటీబాడీలను (లేదా ఇతర జీవసంబంధ ప్రోబ్‌లను) ఫ్లోరోక్రోమ్‌లతో లేబుల్ చేయడానికి బదులుగా, ప్రతి యాంటీబాడీని లాంతనైడ్ల ప్రత్యేక కలయికలతో లేబుల్ చేస్తారు. ఆసక్తి ఉన్న నమూనాను ప్రత్యేక ఫ్లో సైటోమీటర్‌లో ICP-MS ద్వారా విశ్లేషించినప్పుడు, ప్రతి యాంటీబాడీని ప్రత్యేక ICP "ఫుట్‌ప్రింట్" ద్వారా గుర్తించవచ్చు మరియు లెక్కించవచ్చు. సిద్ధాంతపరంగా, వందలాది విభిన్న జీవసంబంధ ప్రోబ్‌లను ఒకే కణంలో విశ్లేషించవచ్చు, సెకనుకు సుమారు 1,000 కణాల రేటుతో. ICP-MSలో మూలకాలను సులభంగా వేరు చేయవచ్చు కాబట్టి, మల్టీప్లెక్స్ ఫ్లో సైటోమెట్రీలో పరిహారం సమస్య సమర్థవంతంగా తొలగించబడుతుంది.

లేజర్ అబ్లేషన్ ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (LA-ICP-MS) అనేది ఫోరెన్సిక్ కేసులలో ఎదురయ్యే అనేక రకాల పదార్థాల మూలక విశ్లేషణ కోసం ఒక శక్తివంతమైన సాంకేతికత. (LA-ICP-MS) ఇప్పటికే ఫోరెన్సిక్స్, లోహాలు, గాజులు, నేలలు, కారు పెయింట్లు, ఎముకలు మరియు దంతాలు, ప్రింటింగ్ ఇంకులు, ట్రేస్ ఎలిమెంటల్, ఫింగర్‌ప్రింట్ మరియు కాగితం వంటి అప్లికేషన్లలో విజయవంతంగా వర్తించబడింది. వీటిలో, ఫోరెన్సిక్ గ్లాస్ విశ్లేషణ ఒక అప్లికేషన్‌గా నిలుస్తుంది, దీని కోసం ఈ సాంకేతికత అత్యంత ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది. కారు హిట్ అండ్ రన్, దొంగతనాలు, దాడులు, డ్రైవ్-బై షూటింగ్లు మరియు బాంబు దాడులు వంటి పరిస్థితులు గాజు ముక్కలను కలిగించవచ్చు, ఇవి గాజు బదిలీ పరిస్థితులలో అనుబంధానికి సాక్ష్యంగా ఉపయోగించబడవచ్చు. LA-ICP-MS గాజు విశ్లేషణకు ఉత్తమమైన పద్ధతుల్లో ఒకటిగా పరిగణించబడుతుంది, ఎందుకంటే నమూనా తయారీకి తక్కువ సమయం పడుతుంది మరియు 250 నానోగ్రాముల కంటే తక్కువ చిన్న నమూనా పరిమాణం సరిపోతుంది. అదనంగా, నమూనాల జీర్ణక్రియ కోసం ఉపయోగించే సంక్లిష్ట ప్రక్రియ మరియు ప్రమాదకర పదార్థాల నిర్వహణ అవసరం లేదు. ఇది అధిక స్థాయి ఖచ్చితత్వం మరియు കൃత్యతతో ప్రధాన, చిన్న మరియు ట్రేసింగ్ మూలకాలను గుర్తించడానికి అనుమతిస్తుంది. గాజు నమూనాను కొలవడానికి ఉపయోగించే లక్షణాల సమితి ఉంది, వీటిలో రంగు, మందం, సాంద్రత, వక్రీభవన సూచిక (RI) వంటి భౌతిక మరియు ఆప్టికల్ లక్షణాలు ఉన్నాయి మరియు అవసరమైతే, అనుబంధం యొక్క విలువను పెంచడానికి మూలక విశ్లేషణను నిర్వహించవచ్చు.

ఫార్మాస్యూటికల్ పరిశ్రమ

ఫార్మాస్యూటికల్ పరిశ్రమలో, ICP-MS ఔషధాలలో మరియు వాటి పదార్థాలలో అకర్బన మలినాలను గుర్తించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. USP (United States Pharmacopeia) «〈232〉Elemental Impurities—Limits»[4] మరియు USP «〈233〉Elemental Impurities—Procedures»[5]లో ప్రవేశపెట్టిన ఆహార పదార్ధాల నుండి భారీ లోహాల కొత్త మరియు తగ్గిన గరిష్ట అనుమతించదగిన ఎక్స్‌పోజర్ స్థాయిలు ICP-MS సాంకేతికత అవసరాన్ని పెంచుతాయి, ఇక్కడ గతంలో ఇతర విశ్లేషణాత్మక పద్ధతులు సరిపోతాయి.[6] నేరం జరిగిన ప్రదేశం నుండి సేకరించిన లిప్‌స్టిక్ వంటి సౌందర్య సాధనాలు విలువైన ఫోరెన్సిక్ సమాచారాన్ని అందించవచ్చు. సిగరెట్ బట్స్, గాజు పాత్రలు, దుస్తులు, పరుపులు; నాప్‌కిన్లు, కాగితం మొదలైన వాటిపై వదిలివేయబడిన లిప్‌స్టిక్ మరకలు విలువైన సాక్ష్యాలు కావచ్చు. దుస్తులు లేదా చర్మం నుండి సేకరించిన లిప్‌స్టిక్ వ్యక్తుల మధ్య శారీరక సంబంధాన్ని కూడా సూచించవచ్చు. సేకరించిన లిప్‌స్టిక్ మరక సాక్ష్యాల ఫోరెన్సిక్ విశ్లేషణ బాధితుడు లేదా అనుమానితుడి ఇటీవలి కార్యకలాపాలపై విలువైన సమాచారాన్ని అందించగలదు. లిప్‌స్టిక్ బ్రాండ్ మరియు రంగును నిర్ణయించడానికి ఇప్పటికే ఉన్న దృశ్య పోలిక పద్ధతులకు అనుబంధంగా లిప్‌స్టిక్ మరకల ట్రేస్ ఎలిమెంటల్ విశ్లేషణను ఉపయోగించవచ్చు.

సింగిల్ పార్టికల్ ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా మాస్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (SP ICP-MS)ని 2000లో క్లాడ్ డెగ్యుల్డ్రే పార్టికల్ సస్పెన్షన్ల కోసం రూపొందించారు. అతను మొదట జెనీవా విశ్వవిద్యాలయంలోని ఫోరెల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్‌లో ఈ కొత్త పద్ధతిని పరీక్షించాడు మరియు 2002 వసంతకాలంలో EMRS సమావేశంలో 'కొల్లాయిడ్ 2oo2' సింపోజియంలో ఈ కొత్త విశ్లేషణాత్మక విధానాన్ని సమర్పించాడు, మరియు 2003లో ప్రొసీడింగ్స్‌లో ప్రచురించాడు.[7] ఈ అధ్యయనం SP ICP-MS సిద్ధాంతాన్ని మరియు మట్టి కణాలపై (మోంట్‌మోరిల్లోనైట్) అలాగే ఇతర కొల్లాయిడ్ల సస్పెన్షన్లపై నిర్వహించిన పరీక్షల ఫలితాలను అందిస్తుంది. ఈ పద్ధతిని డెగ్యుల్డ్రే & ఫావర్గర్ (2004) ద్వారా థోరియం డయాక్సైడ్ నానోపార్టికల్స్‌పై,[8] డెగ్యుల్డ్రే et al (2004) ద్వారా జిర్కోనియం డయాక్సైడ్‌పై[9] మరియు నానోఫార్మసీలో సబ్‌స్ట్రేట్‌గా ఉపయోగించే గోల్డ్ నానోపార్టికల్స్‌పై పరీక్షించారు, మరియు డెగ్యుల్డ్రే et al (2006) ద్వారా ప్రచురించబడింది.[10] తదనంతరం, యురేనియం డయాక్సైడ్ నానో- మరియు మైక్రో-పార్టికల్స్ అధ్యయనం వివరణాత్మక ప్రచురణకు దారితీసింది, Ref. డెగ్యుల్డ్రే et al (2006).[11] 2010 నుండి SP ICP-MS పట్ల ఆసక్తి విపరీతంగా పెరిగింది.

లిప్‌స్టిక్‌ల కూర్పు పోలిక ద్వారా సేంద్రీయ విశ్లేషణ కోసం గతంలో ఉపయోగించిన ఫోరెన్సిక్ పద్ధతులలో థిన్ లేయర్ క్రోమాటోగ్రఫీ (TLC), గ్యాస్ క్రోమాటోగ్రఫీ (GC) మరియు హై-పెర్ఫార్మెన్స్ లిక్విడ్ క్రోమాటోగ్రఫీ (HPLC) ఉన్నాయి. ఈ పద్ధతులు లిప్‌స్టిక్‌ల గుర్తింపుకు సంబంధించి ఉపయోగకరమైన సమాచారాన్ని అందిస్తాయి. అయితే, వీటన్నింటికీ సుదీర్ఘ నమూనా తయారీ సమయం అవసరం మరియు నమూనాను నాశనం చేస్తాయి. లిప్‌స్టిక్ మరకల ఫోరెన్సిక్ విశ్లేషణ కోసం నాన్-డిస్ట్రక్టివ్ పద్ధతులలో UV ఫ్లోరోసెన్స్ పరిశీలనతో కలిపి పర్జ్-అండ్-ట్రాప్ గ్యాస్ క్రోమాటోగ్రఫీ, మైక్రోస్పెక్ట్రోఫోటోమెట్రీ మరియు స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ-ఎనర్జీ డిస్పర్స్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (SEM-EDS), మరియు రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ ఉన్నాయి.[12]

లోహ స్పెసియేషన్

మూలక విశ్లేషణ ప్రపంచంలో పెరుగుతున్న ధోరణి స్పెసియేషన్, లేదా క్రోమియం మరియు ఆర్సెనిక్ వంటి కొన్ని లోహాల ఆక్సీకరణ స్థితిని నిర్ణయించడం చుట్టూ తిరుగుతోంది. ఆ మూలకాల విషపూరితం ఆక్సీకరణ స్థితితో మారుతుంది, కాబట్టి ఆహార అధికారుల నుండి కొత్త నిబంధనలు కొన్ని మూలకాల స్పెసియేషన్ అవసరమవుతాయి. దీనిని సాధించడానికి ప్రాథమిక పద్ధతుల్లో ఒకటి హై-పెర్ఫార్మెన్స్ లిక్విడ్ క్రోమాటోగ్రఫీ (HPLC) లేదా ఫీల్డ్ ఫ్లో ఫ్రాక్షనేషన్ (FFF)తో రసాయన జాతులను వేరు చేయడం మరియు తర్వాత ICP-MSతో సాంద్రతలను కొలవడం.

ప్రోటీన్లు మరియు బయోమాలిక్యూల్స్ యొక్క పరిమాణీకరణ

స్పెసియేషన్ విశ్లేషణలో ICP-MSని ఒక సాధనంగా ఉపయోగించే ధోరణి పెరుగుతోంది, ఇది సాధారణంగా ఫ్రంట్ ఎండ్ క్రోమాటోగ్రాఫ్ విభజన మరియు AAS మరియు ICP-MS వంటి ఎలిమెంటల్ సెలెక్టివ్ డిటెక్టర్ను కలిగి ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, ICP-MSని సైజ్ ఎక్స్‌క్లూజన్ క్రోమాటోగ్రఫీ మరియు ప్రిపరేటివ్ నేటివ్ PAGEతో కలిపి బయోఫ్లూయిడ్స్‌లో మెటల్లోప్రోటీన్లను గుర్తించడానికి మరియు లెక్కించడానికి ఉపయోగించవచ్చు.[13] అలాగే ప్రోటీన్ల ఫాస్ఫోరైలేషన్ స్థితిని విశ్లేషించవచ్చు.

2007లో, మెటల్-కోడెడ్ అఫినిటీ ట్యాగ్లు (MeCAT) అని పిలువబడే కొత్త రకమైన ప్రోటీన్ ట్యాగింగ్ రియాజెంట్లను ప్రోటీన్లను లోహాలతో, ముఖ్యంగా లాంతనైడ్లతో పరిమాణాత్మకంగా లేబుల్ చేయడానికి ప్రవేశపెట్టారు.[14] MeCAT లేబులింగ్ అన్ని రకాల ప్రోటీన్లు లేదా పెప్టైడ్ల వంటి ఇతర బయోమాలిక్యూల్స్ యొక్క సాపేక్ష మరియు సంపూర్ణ పరిమాణీకరణను అనుమతిస్తుంది. MeCAT లోహాలను బంధించే కనీసం ఒక బలమైన చెలేట్ సమూహంతో కూడిన సైట్-స్పెసిఫిక్ బయోమాలిక్యూల్ ట్యాగింగ్ సమూహాన్ని కలిగి ఉంటుంది. MeCAT లేబుల్ చేయబడిన ప్రోటీన్లను ICP-MS ద్వారా తక్కువ అట్టోమోల్ మొత్తంలో విశ్లేషించవచ్చు, ఇది ఇతర మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ ఆధారిత పరిమాణీకరణ పద్ధతుల కంటే కనీసం 2–3 ఆర్డర్ల పరిమాణంలో ఎక్కువ సున్నితమైనది. బయోమాలిక్యూల్‌కు అనేక MeCAT లేబుళ్లను ప్రవేశపెట్టడం ద్వారా మరియు LC-ICP-MS డిటెక్షన్ పరిమితులను జెప్టోమోల్ పరిధిలోకి ఆప్టిమైజ్ చేయడం ద్వారా సాధ్యమవుతుంది. వివిధ లాంతనైడ్లను ఉపయోగించడం ద్వారా MeCAT మల్టీప్లెక్సింగ్‌ను ప్రోటీన్లు మరియు పెప్టైడ్ల ఫార్మాకోకైనటిక్స్ లేదా ప్రోటీన్ల భేదాత్మక వ్యక్తీకరణ (ప్రోటీమిక్స్) విశ్లేషణ కోసం, ఉదాహరణకు జీవ ద్రవాలలో ఉపయోగించవచ్చు. MeCAT లేబుల్ చేయబడిన ప్రోటీన్ల విభజన కోసం బ్రేకబుల్ PAGE SDS-PAGE (DPAGE, డిసోల్వబుల్ PAGE), టూ-డైమెన్షనల్ జెల్ ఎలక్ట్రోఫోరేసిస్ లేదా క్రోమాటోగ్రఫీ ఉపయోగించబడుతుంది. DPAGE SDS-PAGE జెల్స్ నుండి ప్రోటీన్ బ్యాండ్లు లేదా స్పాట్‌ల ఫ్లో-ఇంజక్షన్ ICP-MS విశ్లేషణను ఎలక్ట్రోఫోరేసిస్ మరియు జెల్ స్టెయినింగ్ తర్వాత DPAGE జెల్‌ను కరిగించడం ద్వారా సులభంగా నిర్వహించవచ్చు. MeCAT లేబుల్ చేయబడిన ప్రోటీన్లు MALDI-MS లేదా ESI-MS ద్వారా పెప్టైడ్ స్థాయిలో గుర్తించబడతాయి మరియు సాపేక్షంగా లెక్కించబడతాయి.

మూలక విశ్లేషణ

ICP-MS 7 నుండి 250 (Li నుండి U) పరమాణు ద్రవ్యరాశి పరిధులు కలిగిన మూలకాలను, మరియు కొన్నిసార్లు అంతకంటే ఎక్కువ నిర్ణయించడానికి అనుమతిస్తుంది. నమూనాలో ఆర్గాన్ సమృద్ధిగా ఉండటం వల్ల 40 Da వంటి కొన్ని ద్రవ్యరాశులు నిషేధించబడ్డాయి. ఇతర జోక్యం ప్రాంతాలలో ద్రవ్యరాశి 80 (ఆర్గాన్ డైమర్ కారణంగా) మరియు ద్రవ్యరాశి 56 (ArO కారణంగా) ఉండవచ్చు, వీటిలో రెండోది పరికరం రియాక్షన్ ఛాంబర్‌తో అమర్చబడకపోతే Fe గుర్తింపుకు చాలా ఆటంకం కలిగిస్తుంది. అటువంటి జోక్యాలను హై రిజల్యూషన్ ICP-MS (HR-ICP-MS) ఉపయోగించడం ద్వారా తగ్గించవచ్చు, ఇది బీమ్‌ను కుదించడానికి మరియు సమీపంలోని శిఖరాల మధ్య తేడాను గుర్తించడానికి రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ స్లిట్‌లను ఉపయోగిస్తుంది. ఇది సున్నితత్వం కోల్పోయే ఖర్చుతో వస్తుంది. ఉదాహరణకు, ఆర్గాన్ నుండి ఇనుమును వేరు చేయడానికి సుమారు 10,000 రిజాల్వింగ్ పవర్ అవసరం, ఇది ఇనుము సున్నితత్వాన్ని సుమారు 99% తగ్గించవచ్చు. జోక్యం చేసుకునే జాతులను కొలిషన్ ఛాంబర్ ఉపయోగించడం ద్వారా ప్రత్యామ్నాయంగా వేరు చేయవచ్చు, ఇది రసాయన చర్య లేదా భౌతిక ఘర్షణ ద్వారా వాయువులను ఫిల్టర్ చేయగలదు.

సింగిల్ కలెక్టర్ ICP-MS చాలా తక్కువ సిగ్నల్స్‌ను విస్తరించడానికి పల్స్ కౌంటింగ్ మోడ్‌లో మల్టిప్లయర్‌ను, మధ్యస్థ సిగ్నల్స్‌ను గుర్తించడానికి అటెన్యుయేషన్ గ్రిడ్ లేదా అనలాగ్ మోడ్‌లో మల్టిప్లయర్‌ను మరియు పెద్ద సిగ్నల్స్‌ను గుర్తించడానికి ఫెరడే కప్/బకెట్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. మల్టీ-కలెక్టర్ ICP-MS వీటిలో ఒకటి కంటే ఎక్కువ కలిగి ఉండవచ్చు, సాధారణంగా ఫెరడే బకెట్లు ఇతర కలెక్టర్ల కంటే తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్నవి. ఈ కలయికతో, 1 పార్ట్ పర్ క్వాడ్రిలియన్ (ppq) నుండి 100 పార్ట్స్ పర్ మిలియన్ (ppm) వరకు 12 ఆర్డర్ల పరిమాణం యొక్క డైనమిక్ పరిధి సాధ్యమవుతుంది.

ICP-MS జీవ నమూనాలలో కాడ్మియం నిర్ణయించడానికి ఒక సాధారణ పద్ధతి.[15]

ఒక సమయంలో ఒకే మూలకాన్ని మాత్రమే కొలవగల అటామిక్ అబ్సార్ప్షన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ వలె కాకుండా, ICP-MS అన్ని మూలకాలను ఏకకాలంలో స్కాన్ చేసే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఇది వేగవంతమైన నమూనా ప్రాసెసింగ్‌ను అనుమతిస్తుంది. ప్రతి విశ్లేషణలో లిథియం నుండి యురేనియం వరకు మొత్తం విశ్లేషణాత్మక స్పెక్ట్రమ్‌ను రికార్డ్ చేయగల సిమల్టేనియస్ ICP-MS 2010 Pittcon Editors' Awardsలో సిల్వర్ అవార్డును గెలుచుకుంది. ICP-MS బహుళ స్కాన్ మోడ్‌లను ఉపయోగించవచ్చు, ప్రతి ఒక్కటి వేగం మరియు ఖచ్చితత్వం మధ్య భిన్నమైన సమతుల్యతను కలిగి ఉంటుంది. స్కాన్ చేయడానికి అయస్కాంతాన్ని మాత్రమే ఉపయోగించడం హిస్టెరిసిస్ కారణంగా నెమ్మదిగా ఉంటుంది కానీ ఖచ్చితమైనది. వేగాన్ని పెంచడానికి అయస్కాంతంతో పాటు ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ ప్లేట్లను ఉపయోగించవచ్చు, మరియు బహుళ కలెక్టర్లతో లిథియం 6 నుండి యురేనియం ఆక్సైడ్ 256 వరకు ప్రతి మూలకాన్ని సెకనులో నాలుగింట ఒక వంతు కంటే తక్కువ సమయంలో స్కాన్ చేయడానికి అనుమతించవచ్చు. తక్కువ గుర్తింపు పరిమితులు, జోక్యం చేసుకునే జాతులు మరియు అధిక ఖచ్చితత్వం కోసం, కౌంటింగ్ సమయం గణనీయంగా పెరగవచ్చు. ICP-MS యొక్క వేగవంతమైన స్కానింగ్, పెద్ద డైనమిక్ పరిధి మరియు పెద్ద ద్రవ్యరాశి పరిధి కనీస తయారీ (TIMS కంటే ప్రయోజనం) ఉన్న నమూనాలలో బహుళ తెలియని సాంద్రతలు మరియు ఐసోటోప్ నిష్పత్తులను కొలవడానికి అనువైనవి. సముద్రపు నీరు, మూత్రం మరియు జీర్ణమైన మొత్తం రాతి నమూనాల విశ్లేషణ పరిశ్రమ అప్లికేషన్లకు ఉదాహరణలు. ఈ లక్షణాలు లేజర్-అబ్లేటెడ్ రాతి నమూనాలకు కూడా బాగా సరిపోతాయి, ఇక్కడ స్కానింగ్ రేటు ఏదైనా ఐసోటోపుల సంఖ్య యొక్క నిజ-సమయ ప్లాట్‌ను ప్రారంభించడానికి తగినంత వేగంగా ఉంటుంది. ఇది ఖనిజ ధాన్యాల సులభమైన ప్రాదేశిక మ్యాపింగ్‌ను కూడా అనుమతిస్తుంది.

సింగిల్ పార్టికల్స్

సింగిల్ పార్టికల్ ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (SP-ICP-MS)ని 2000లో క్లాడ్ డెగ్యుల్డ్రే పార్టికల్ సస్పెన్షన్ల కోసం రూపొందించారు. అతను మొదట జెనీవా విశ్వవిద్యాలయంలోని ఫోరెల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్‌లో ఈ కొత్త పద్ధతిని పరీక్షించాడు మరియు 2002 వసంతకాలంలో EMRS సమావేశంలో 'కొల్లాయిడ్ 2oo2' సింపోజియంలో ఈ విధానాన్ని సమర్పించాడు, మరియు 2003లో ప్రొసీడింగ్స్‌లో ప్రచురించాడు. ఈ అధ్యయనం SP ICP-MS సిద్ధాంతాన్ని మరియు మట్టి కణాలపై (మోంట్‌మోరిల్లోనైట్) అలాగే ఇతర కొల్లాయిడ్ల సస్పెన్షన్లపై నిర్వహించిన పరీక్షల ఫలితాలను అందిస్తుంది.[16] ఈ పద్ధతిని థోరియం డయాక్సైడ్ నానోపార్టికల్స్,[17] జిర్కోనియం డయాక్సైడ్[18] మరియు గోల్డ్ నానోపార్టికల్స్[19] మరియు యురేనియం డయాక్సైడ్ నానో- మరియు మైక్రో-పార్టికల్స్‌పై పరీక్షించారు.[20]

హార్డ్‌వేర్

ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ పరంగా, ICP-MS పరికరం సిద్ధం చేసిన నమూనా పదార్థాన్ని వినియోగిస్తుంది మరియు దానిని మాస్-స్పెక్ట్రల్ డేటాగా అనువదిస్తుంది. వాస్తవ విశ్లేషణాత్మక ప్రక్రియ కొంత సమయం పడుతుంది; ఆ సమయం తర్వాత పరికరాన్ని తదుపరి నమూనాపై పని చేయడానికి మార్చవచ్చు. అటువంటి నమూనా కొలతల శ్రేణికి పరికరం ప్లాస్మాను వెలిగించాల్సిన అవసరం ఉంది, ఇంతలో పొందిన ఫలితాలు ఆచరణాత్మకంగా ఖచ్చితమైన మరియు ఖచ్చితమైన వివరణను కలిగి ఉండటానికి అనేక సాంకేతిక పారామితులు స్థిరంగా ఉండాలి. ప్లాస్మాను నిర్వహించడానికి క్యారియర్ గ్యాస్ (సాధారణంగా, స్వచ్ఛమైన ఆర్గాన్) నిరంతర సరఫరా మరియు పరికరం యొక్క పెరిగిన విద్యుత్ వినియోగం అవసరం. ఈ అదనపు నిర్వహణ ఖర్చులు సమర్థించబడనప్పుడు, ప్లాస్మా మరియు చాలా సహాయక వ్యవస్థలను ఆపివేయవచ్చు. అటువంటి స్టాండ్‌బై మోడ్‌లో మాస్-స్పెక్ట్రోమీటర్‌లో సరైన వాక్యూమ్‌ను ఉంచడానికి పంపులు మాత్రమే పనిచేస్తాయి.

ICP-MS పరికరం యొక్క భాగాలు పునరుత్పత్తి మరియు/లేదా స్థిరమైన ఆపరేషన్‌ను అనుమతించడానికి రూపొందించబడ్డాయి.

నమూనా పరిచయం

విశ్లేషణలో మొదటి దశ నమూనాను పరిచయం చేయడం. ఇది ICP-MSలో వివిధ మార్గాల ద్వారా సాధించబడింది.

అత్యంత సాధారణ పద్ధతి analytical nebulizers (విశ్లేషణాత్మక నెబ్యులైజర్లు) ఉపయోగించడం. ఒక నెబ్యులైజర్ ద్రవాలను ఏరోసోల్‌గా మారుస్తుంది, ఆ ఏరోసోల్‌ను ప్లాస్మాలోకి పంపి అయాన్లను సృష్టించవచ్చు. నెబ్యులైజర్లు సాధారణ ద్రవ నమూనాలతో (అంటే ద్రావణాలు) ఉత్తమంగా పనిచేస్తాయి. అయితే, slurry (స్లర్రీ) వంటి మరింత సంక్లిష్టమైన పదార్థాలతో వీటిని ఉపయోగించిన సందర్భాలు కూడా ఉన్నాయి. న్యూమాటిక్, క్రాస్-ఫ్లో, బాబింగ్టన్, అల్ట్రాసోనిక్ మరియు డీసోల్వేటింగ్ రకాలతో సహా అనేక రకాల నెబ్యులైజర్లు ICP-MSకి అనుసంధానించబడ్డాయి. ఉత్పత్తి చేయబడిన ఏరోసోల్‌ను తరచుగా అతి చిన్న బిందువులకు మాత్రమే పరిమితం చేయడానికి చికిత్స చేస్తారు, సాధారణంగా పెల్టియర్ కూల్డ్ డబుల్ పాస్ లేదా సైక్లోనిక్ స్ప్రే ఛాంబర్ ద్వారా ఇది జరుగుతుంది. ఆటోశాంప్లర్ల ఉపయోగం దీనిని సులభతరం మరియు వేగవంతం చేస్తుంది, ముఖ్యంగా సాధారణ పని మరియు పెద్ద సంఖ్యలో నమూనాల కోసం. డీసోల్వేటింగ్ నెబ్యులైజర్ (DSN) కూడా ఉపయోగించవచ్చు; ఇది ఫ్లోరోపాలిమర్ పొరతో పూత పూయబడిన పొడవైన వేడిచేసిన క్యాపిల్లరీని ఉపయోగిస్తుంది, ఇది ద్రావణిలో ఎక్కువ భాగాన్ని తొలగించడానికి మరియు ప్లాస్మాపై భారాన్ని తగ్గించడానికి సహాయపడుతుంది. సముద్రపు నీరు వంటి నమూనాల కోసం మ్యాట్రిక్స్ తొలగింపు పరిచయ వ్యవస్థలను కొన్నిసార్లు ఉపయోగిస్తారు, ఇక్కడ ఆసక్తి ఉన్న జాతులు ట్రేస్ స్థాయిలలో ఉంటాయి మరియు చాలా ఎక్కువ మొత్తంలో కలుషితాలతో చుట్టుముట్టబడి ఉంటాయి.

Laser ablation (లేజర్ అబ్లేషన్) మరొక పద్ధతి. గతంలో ఇది తక్కువగా ఉపయోగించబడినప్పటికీ, పెరిగిన ICP-MS స్కానింగ్ వేగం కారణంగా నమూనా పరిచయానికి ఇది ఒక మార్గంగా ప్రాచుర్యం పొందింది. ఈ పద్ధతిలో, పల్స్డ్ UV లేజర్ నమూనాపై కేంద్రీకరించబడుతుంది మరియు అబ్లేటెడ్ పదార్థం యొక్క ప్లూమ్‌ను సృష్టిస్తుంది, దీనిని ప్లాస్మాలోకి పంపవచ్చు. ఇది జియోకెమిస్టులకు రాతి నమూనాల క్రాస్-సెక్షన్లలో ఐసోటోప్ కూర్పును ప్రాదేశికంగా మ్యాప్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, రాయిని జీర్ణం చేసి ద్రవ నమూనాగా పరిచయం చేస్తే ఈ సాధనం కోల్పోతుంది. ఈ పని కోసం లేజర్లు అత్యంత నియంత్రించదగిన పవర్ అవుట్‌పుట్‌లు మరియు ఏకరీతి రేడియల్ పవర్ డిస్ట్రిబ్యూషన్‌లను కలిగి ఉండేలా నిర్మించబడ్డాయి, తద్వారా ఫ్లాట్ బాటమ్ మరియు ఎంచుకున్న వ్యాసం మరియు లోతు కలిగిన క్రేటర్లను ఉత్పత్తి చేస్తాయి.

లేజర్ అబ్లేషన్ మరియు డీసోల్వేటింగ్ నెబ్యులైజర్లు రెండింటికీ, ఆర్గాన్ ప్రవాహంలోకి నైట్రోజన్ యొక్క చిన్న ప్రవాహాన్ని కూడా ప్రవేశపెట్టవచ్చు. నైట్రోజన్ డైమర్‌గా ఉంటుంది, కాబట్టి ఇది ఎక్కువ వైబ్రేషనల్ మోడ్‌లను కలిగి ఉంటుంది మరియు టార్చ్ చుట్టూ ఉన్న RF కాయిల్ నుండి శక్తిని స్వీకరించడంలో మరింత సమర్థవంతంగా ఉంటుంది.

నమూనా పరిచయం యొక్క ఇతర పద్ధతులు కూడా ఉపయోగించబడతాయి. ఎలక్ట్రోథర్మల్ వేపరైజేషన్ (ETV) మరియు ఇన్ టార్చ్ వేపరైజేషన్ (ITV) నమూనాలను పరిచయం చేయడానికి వేడి ఉపరితలాలను (సాధారణంగా గ్రాఫైట్ లేదా మెటల్) ఉపయోగిస్తాయి. ఇవి చాలా తక్కువ మొత్తంలో ద్రవాలు, ఘనపదార్థాలు లేదా స్లర్రీలను ఉపయోగించగలవు. ఆవిరి ఉత్పత్తి వంటి ఇతర పద్ధతులు కూడా తెలిసినవే.

ప్లాస్మా టార్చ్

ICP యొక్క అటామైజర్
ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా టార్చ్ నిర్మాణం.[21] A: బయటి క్వార్ట్జ్ ట్యూబ్‌కు కూలింగ్ గ్యాస్ టాన్జెన్షియల్ ఫ్లో B: డిశ్చార్జ్ గ్యాస్ ఫ్లో (సాధారణంగా Ar) C: నమూనాతో కూడిన క్యారియర్ గ్యాస్ ప్రవాహం D: టార్చ్ లోపల బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఏర్పరిచే ఇండక్షన్ కాయిల్ E: అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క ఫోర్స్ వెక్టర్స్ F: ప్లాస్మా టార్చ్ (డిశ్చార్జ్).

ICP-MSలో ఉపయోగించే ప్లాస్మా ఆర్గాన్ వాయువును పాక్షికంగా అయనీకరణం చేయడం ద్వారా తయారు చేయబడుతుంది (Ar → Ar+ + e−). ఈ ప్రతిచర్యకు అవసరమైన శక్తి ఆర్గాన్ వాయువు ప్రవాహంతో ప్లాస్మా టార్చ్‌ను చుట్టుముట్టే లోడ్ కాయిల్‌లో ప్రత్యామ్నాయ విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని పల్స్ చేయడం ద్వారా పొందబడుతుంది.

నమూనాను ఇంజెక్ట్ చేసిన తర్వాత, ప్లాస్మా యొక్క విపరీతమైన ఉష్ణోగ్రత నమూనాను వ్యక్తిగత పరమాణువులుగా వేరు చేస్తుంది (అటామైజేషన్). తదుపరిది, ప్లాస్మా ఈ పరమాణువులను అయనీకరణం చేస్తుంది (M → M+ + e−), తద్వారా వాటిని మాస్ స్పెక్ట్రోమీటర్ ద్వారా గుర్తించవచ్చు.

స్పెక్ట్రోమెట్రీ కోసం ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా (ICP) మూడు ఏకాగ్ర గొట్టాలను కలిగి ఉన్న టార్చ్‌లో నిర్వహించబడుతుంది, ఇవి సాధారణంగా క్వార్ట్జ్‌తో తయారు చేయబడతాయి. రెండు ప్రధాన నమూనాలు ఫాసెల్ మరియు గ్రీన్‌ఫీల్డ్ టార్చెస్.[22] ఈ టార్చ్ చివర రేడియో-ఫ్రీక్వెన్సీ విద్యుత్ ప్రవాహంతో సరఫరా చేయబడిన ఇండక్షన్ కాయిల్ లోపల ఉంచబడుతుంది. ఆర్గాన్ వాయువు ప్రవాహం (సాధారణంగా నిమిషానికి 14 నుండి 18 లీటర్లు) టార్చ్ యొక్క రెండు బయటి గొట్టాల మధ్య ప్రవేశపెట్టబడుతుంది మరియు గ్యాస్ స్ట్రీమ్‌లోకి ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లను ప్రవేశపెట్టడానికి తక్కువ సమయం పాటు ఎలక్ట్రికల్ స్పార్క్ వర్తించబడుతుంది. ఈ ఎలక్ట్రాన్లు ఇండక్షన్ కాయిల్ యొక్క రేడియో-ఫ్రీక్వెన్సీ అయస్కాంత క్షేత్రంతో సంకర్షణ చెందుతాయి మరియు క్షేత్రం అధిక ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద మారినప్పుడు (సాధారణంగా 27.12 MHz లేదా 40 MHz) మొదట ఒక దిశలో, తర్వాత మరొక దిశలో వేగవంతం చేయబడతాయి. వేగవంతమైన ఎలక్ట్రాన్లు ఆర్గాన్ పరమాణువులతో ఢీకొంటాయి, మరియు కొన్నిసార్లు ఒక ఘర్షణ ఆర్గాన్ పరమాణువు తన ఎలక్ట్రాన్లలో ఒకదానిని వదిలివేయడానికి కారణమవుతుంది. విడుదలైన ఎలక్ట్రాన్ వేగంగా మారుతున్న అయస్కాంత క్షేత్రం ద్వారా వేగవంతం చేయబడుతుంది. ఘర్షణలలో కొత్త ఎలక్ట్రాన్ల విడుదల రేటు ఆర్గాన్ అయాన్లతో (ఎలక్ట్రాన్‌ను కోల్పోయిన పరమాణువులు) ఎలక్ట్రాన్ల పునఃసంయోగం రేటుతో సమతుల్యం అయ్యే వరకు ఈ ప్రక్రియ కొనసాగుతుంది. ఇది ఎక్కువగా ఆర్గాన్ పరమాణువులతో కూడిన 'ఫైర్‌బాల్'ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇందులో ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు మరియు ఆర్గాన్ అయాన్ల యొక్క చిన్న భాగం ఉంటుంది.

ఆర్గాన్ యొక్క ప్రయోజనం

ఇతర వాయువులకు బదులుగా ఆర్గాన్ నుండి ప్లాస్మాను తయారు చేయడం వల్ల అనేక ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. మొదటిది, ఆర్గాన్ సమృద్ధిగా ఉంటుంది (వాతావరణంలో, potassium యొక్క రేడియోధార్మిక క్షయం ఫలితంగా) మరియు అందువల్ల ఇతర noble gases కంటే చౌకగా ఉంటుంది. ఆర్గాన్ He, F, మరియు Ne మినహా అన్ని ఇతర మూలకాల కంటే ఎక్కువ మొదటి అయనీకరణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఈ అధిక అయనీకరణ శక్తి కారణంగా, (Ar+ + e− → Ar) ప్రతిచర్య (M+ + e− → M) ప్రతిచర్య కంటే శక్తివంతంగా అనుకూలంగా ఉంటుంది. ఇది నమూనా అయనీకరణం చెంది (M+గా) ఉండేలా చేస్తుంది, తద్వారా మాస్ స్పెక్ట్రోమీటర్ దానిని గుర్తించగలదు.

ICP-MSతో ఉపయోగించడానికి ఆర్గాన్‌ను రిఫ్రిజిరేటెడ్ ద్రవ లేదా వాయు రూపంలో కొనుగోలు చేయవచ్చు. ఇది కనీసం 99.9% ఆర్గాన్ యొక్క హామీ స్వచ్ఛతను కలిగి ఉండాలి. నిర్దిష్ట పరిస్థితికి ఏ రకమైన ఆర్గాన్ ఉత్తమంగా సరిపోతుందో నిర్ణయించడం ముఖ్యం. ద్రవ ఆర్గాన్ సాధారణంగా చౌకగా ఉంటుంది మరియు వాయు రూపంతో పోలిస్తే ఎక్కువ పరిమాణంలో నిల్వ చేయవచ్చు, ఇది ఖరీదైనది మరియు ఎక్కువ ట్యాంక్ స్థలాన్ని తీసుకుంటుంది. పరికరం అరుదుగా ఉపయోగించే వాతావరణంలో ఉంటే, అప్పుడు వాయు స్థితిలో ఆర్గాన్‌ను కొనుగోలు చేయడం అత్యంత సముచితం, ఎందుకంటే ఇది చిన్న రన్ సమయాలకు సరిపోతుంది మరియు సిలిండర్‌లోని వాయువు ఎక్కువ కాలం స్థిరంగా ఉంటుంది, అయితే ద్రవ ఆర్గాన్ ఎక్కువ కాలం నిల్వ ఉంచినప్పుడు ట్యాంక్ నుండి వెంటింగ్ కారణంగా పర్యావరణానికి నష్టాన్ని కలిగిస్తుంది. అయితే, ICP-MSని క్రమం తప్పకుండా ఉపయోగిస్తుంటే మరియు వారానికి అనేక రోజులు రోజుకు ఎనిమిది లేదా అంతకంటే ఎక్కువ గంటలు నడుస్తుంటే, అప్పుడు ద్రవ ఆర్గాన్‌తో వెళ్లడం అత్యంత అనుకూలంగా ఉంటుంది. ఎక్కువ కాలం పాటు బహుళ ICP-MS పరికరాలు నడుస్తుంటే, అప్పుడు గ్యాస్ సరఫరా సంస్థ ద్వారా నిర్వహించబడే బల్క్ లేదా మైక్రో బల్క్ ఆర్గాన్ ట్యాంక్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేయడం ప్రయోగశాలకు ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది, తద్వారా ట్యాంకులను తరచుగా మార్చాల్సిన అవసరం ఉండదు మరియు ప్రతి ఉపయోగించిన ట్యాంక్‌లో మిగిలిపోయిన ఆర్గాన్ నష్టాన్ని అలాగే ట్యాంక్ మార్పు కోసం డౌన్ టైమ్‌ను తగ్గించవచ్చు.

Heliumను ప్లాస్మా ఉత్పత్తి కోసం ఆర్గాన్‌కు బదులుగా లేదా దానితో కలిపి ఉపయోగించవచ్చు.[23][24] హీలియం యొక్క అధిక మొదటి అయనీకరణ శక్తి ఎక్కువ అయనీకరణాన్ని అనుమతిస్తుంది మరియు అందువల్ల కష్టతరమైన-అయనీకరణం చేసే మూలకాలకు ఎక్కువ సున్నితత్వాన్ని కలిగిస్తుంది. స్వచ్ఛమైన హీలియం వాడకం ArO వంటి ఆర్గాన్-ఆధారిత జోక్యాలను కూడా నివారిస్తుంది.[25] అయితే, collision cell ఉపయోగించడం ద్వారా అనేక జోక్యాలను తగ్గించవచ్చు మరియు హీలియం యొక్క అధిక వ్యయం వాణిజ్య ICP-MSలో దాని వాడకాన్ని నిరోధించింది.

అయాన్లను వాక్యూమ్‌లోకి బదిలీ చేయడం

క్యారియర్ గ్యాస్ సెంట్రల్ ఛానల్ ద్వారా మరియు చాలా వేడి ప్లాస్మాలోకి పంపబడుతుంది. అప్పుడు నమూనా radio frequencyకి గురవుతుంది, ఇది వాయువును ప్లాస్మాగా మారుస్తుంది. ప్లాస్మా యొక్క అధిక ఉష్ణోగ్రత నమూనాలో చాలా పెద్ద భాగాన్ని అయాన్లను ఏర్పరచడానికి సరిపోతుంది. ఈ అయనీకరణం యొక్క భిన్నం కొన్ని మూలకాలకు (ఉదా. సోడియం) 100%కి చేరుకోవచ్చు, కానీ ఇది అయనీకరణ సామర్థ్యంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఏర్పడిన అయాన్లలో కొంత భాగం ~1 mm రంధ్రం (శాంప్లర్ కోన్) మరియు తర్వాత ~0.4 mm రంధ్రం (స్కిమ్మర్ కోన్) గుండా వెళుతుంది. దీని ఉద్దేశ్యం mass spectrometerకు అవసరమైన vacuumను అనుమతించడం.

వాక్యూమ్ పంపుల శ్రేణి ద్వారా సృష్టించబడుతుంది మరియు నిర్వహించబడుతుంది. మొదటి దశ సాధారణంగా రఫింగ్ పంప్, సాధారణంగా రోటరీ వేన్ పంప్ మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. ఇది చాలా వాయువును తొలగిస్తుంది మరియు సాధారణంగా సుమారు 133 Pa పీడనాన్ని చేరుకుంటుంది. తదుపరి దశలు మరింత శక్తివంతమైన వాక్యూమ్ వ్యవస్థల ద్వారా, తరచుగా టర్బోమాలిక్యులర్ పంపుల ద్వారా వాటి వాక్యూమ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. పాత పరికరాలు అధిక వాక్యూమ్ ప్రాంతాల కోసం ఆయిల్ డిఫ్యూజన్ పంపులను ఉపయోగించి ఉండవచ్చు.

అయాన్ ఆప్టిక్స్

మాస్ సెపరేషన్‌కు ముందు, పాజిటివ్ అయాన్ల పుంజాన్ని ప్లాస్మా నుండి సంగ్రహించి మాస్-ఎనలైజర్‌లోకి కేంద్రీకరించాలి. UV ఫోటాన్లు, శక్తివంతమైన తటస్థ కణాలు మరియు ICP నుండి పరికరంలోకి తీసుకువెళ్ళబడిన ఏవైనా ఘన కణాల నుండి అయాన్లను వేరు చేయడం ముఖ్యం. సాంప్రదాయకంగా, ICP-MS పరికరాలు ఈ ప్రయోజనం కోసం ట్రాన్స్‌మిటింగ్ అయాన్ లెన్స్ అమరికలను ఉపయోగించాయి. ఉదాహరణలలో ఐన్జెల్ లెన్స్, బారెల్ లెన్స్, ఎజిలెంట్ యొక్క ఒమేగా లెన్స్[26] మరియు పెర్కిన్-ఎల్మెర్ యొక్క షాడో స్టాప్ ఉన్నాయి.[27] మరొక విధానం ఏమిటంటే, అయాన్లను ఫోటాన్లు లేదా తటస్థ కణాల పథం నుండి దూరంగా మాస్ ఎనలైజర్‌లోకి మార్గనిర్దేశం చేయడానికి అయాన్ గైడ్‌లను (క్వాడ్రుపోల్స్, హెక్సాపోల్స్ లేదా ఆక్టోపోల్స్) ఉపయోగించడం. మరొక విధానం Varian పేటెంట్ పొందినది, దీనిని Analytik Jena ICP-MS[28] 90 డిగ్రీల పరావర్తన పారాబోలిక్ "అయాన్ మిర్రర్" ఆప్టిక్స్ ఉపయోగిస్తుంది, ఇవి మాస్-ఎనలైజర్‌లోకి మరింత సమర్థవంతమైన అయాన్ రవాణాను అందిస్తాయని, తద్వారా మెరుగైన సున్నితత్వం మరియు తగ్గిన నేపథ్యం లభిస్తాయని పేర్కొన్నారు. అనలిటిక్ జెనా ICP-MS PQMS మార్కెట్లో అత్యంత సున్నితమైన పరికరం.[29][30][31]

ఒక సెక్టార్ ICP-MS సాధారణంగా నాలుగు విభాగాలను కలిగి ఉంటుంది: ఒక ఎక్స్‌ట్రాక్షన్ యాక్సిలరేషన్ రీజియన్, స్టీరింగ్ లెన్సెస్, ఒక ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ సెక్టార్ మరియు ఒక మాగ్నెటిక్ సెక్టార్. మొదటి ప్రాంతం ప్లాస్మా నుండి అయాన్లను తీసుకుని, అధిక వోల్టేజ్ ఉపయోగించి వాటిని వేగవంతం చేస్తుంది. రెండవది పుంజాన్ని స్టీరింగ్ చేయడానికి, ఆకృతి చేయడానికి మరియు కేంద్రీకరించడానికి సమాంతర ప్లేట్లు, రింగులు, క్వాడ్రుపోల్స్, హెక్సాపోల్స్ మరియు ఆక్టోపోల్స్ కలయికను ఉపయోగించవచ్చు, తద్వారా ఫలిత శిఖరాలు సమరూపంగా, ఫ్లాట్ టాప్‌గా మరియు అధిక ప్రసారాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ సెక్టార్ నిర్దిష్ట పరికరాన్ని బట్టి మాగ్నెటిక్ సెక్టార్‌కు ముందు లేదా తర్వాత ఉండవచ్చు మరియు ప్లాస్మా వల్ల కలిగే గతి శక్తిలో వ్యాప్తిని తగ్గిస్తుంది. ఈ వ్యాప్తి ICP-MS కోసం ప్రత్యేకంగా పెద్దది, గ్లో డిశ్చార్జ్ కంటే పెద్దది మరియు TIMS కంటే చాలా పెద్దది. పరికరం యొక్క జ్యామితి ఎంపిక చేయబడుతుంది, తద్వారా ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ మరియు మాగ్నెటిక్ సెక్టార్ల యొక్క మిశ్రమ ఫోకల్ పాయింట్ కలెక్టర్‌ వద్ద ఉంటుంది, దీనిని డబుల్ ఫోకసింగ్ (లేదా డబుల్ ఫోకసింగ్) అని పిలుస్తారు.

ఆసక్తి ఉన్న ద్రవ్యరాశి తక్కువ సున్నితత్వాన్ని కలిగి ఉంటే మరియు చాలా పెద్ద శిఖరం కంటే కొంచెం తక్కువగా ఉంటే, ఈ పెద్ద శిఖరం నుండి తక్కువ ద్రవ్యరాశి తోక ఆసక్తి ఉన్న ద్రవ్యరాశిపైకి చొరబడవచ్చు. ఈ తోకను తగ్గించడానికి రిటార్డేషన్ ఫిల్టర్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. ఇది కలెక్టర్ దగ్గర ఉంటుంది మరియు యాక్సిలరేటింగ్ వోల్టేజ్‌కు సమానమైన కానీ వ్యతిరేక వోల్టేజ్‌ను వర్తింపజేస్తుంది; పరికరం చుట్టూ ఎగురుతున్నప్పుడు శక్తిని కోల్పోయిన ఏవైనా అయాన్లు ఫిల్టర్ ద్వారా నిలిపివేయబడతాయి.

కొలిషన్ రియాక్షన్ సెల్ మరియు iCRC

ప్రధాన వ్యాసం: collision reaction cell

కొలిషన్/రియాక్షన్ సెల్ అయాన్/తటస్థ ప్రతిచర్యల ద్వారా జోక్యం చేసుకునే అయాన్లను తొలగించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.[32] కొలిషన్/రియాక్షన్ సెల్స్ అనేక పేర్లతో పిలువబడతాయి. డైనమిక్ రియాక్షన్ సెల్ ICP-MS పరికరంలో quadrupoleకు ముందు ఉంటుంది.[33][34][35][36] ఛాంబర్ ఒక క్వాడ్రుపోల్‌ను కలిగి ఉంటుంది మరియు ప్రతిచర్య (లేదా కొలిషన్) వాయువులతో (ammonia, methane, oxygen లేదా hydrogen) నింపవచ్చు, ఒక సమయంలో ఒక గ్యాస్ రకం లేదా వాటిలో రెండింటి మిశ్రమం, ఇది ప్రవేశపెట్టిన నమూనాతో ప్రతిస్పందిస్తుంది, కొన్ని జోక్యాలను తొలగిస్తుంది.

అనలిటిక్ జెనా ICP-MS ద్వారా ఉపయోగించబడే ఇంటిగ్రేటెడ్ కొలిషనల్ రియాక్షన్ సెల్ (iCRC) అనేది పారాబోలిక్ అయాన్ మిర్రర్ ఆప్టిక్స్ ముందు ఇన్‌స్టాల్ చేయబడిన మినీ-కొలిషన్ సెల్, ఇది స్కిమ్మర్ కోన్ మరియు/లేదా శాంప్లర్ కోన్ గుండా ప్రవహించేటప్పుడు ప్లాస్మాలోకి నేరుగా కొలిషనల్ గ్యాస్ (He), లేదా రియాక్టివ్ గ్యాస్ (H2), లేదా రెండింటి మిశ్రమాన్ని ఇంజెక్ట్ చేయడం ద్వారా జోక్యం చేసుకునే అయాన్లను తొలగిస్తుంది.[37][38] iCRC కొలిషనల్ కైనెటిక్ ఎనర్జీ డిస్క్రిమినేషన్ (KED) దృగ్విషయం మరియు సాంప్రదాయకంగా ఉపయోగించే పెద్ద కొలిషన్ సెల్స్ మాదిరిగానే జోక్యం చేసుకునే అయాన్లతో రసాయన ప్రతిచర్యలను ఉపయోగించి జోక్యం చేసుకునే అయాన్లను తొలగించింది.

సాధారణ నిర్వహణ

ఏదైనా పరికరం లేదా సామగ్రి వలె, రోజువారీ, వారపు మరియు వార్షిక విధానాల ద్వారా నిర్వహణ యొక్క అనేక అంశాలను కవర్ చేయాలి. నిర్వహణ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ సాధారణంగా నమూనా పరిమాణం మరియు పరికరం లోబడి ఉండే సంచిత రన్ సమయం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

ICP-MS యొక్క క్రమాంకనానికి ముందు నిర్వహించవలసిన మొదటి విషయాలలో ఒకటి సున్నితత్వ తనిఖీ మరియు ఆప్టిమైజేషన్. ఇది ఆపరేటర్‌కు పరికరంతో ఏవైనా సాధ్యమయ్యే సమస్యల గురించి తెలుసని నిర్ధారిస్తుంది మరియు అలా అయితే, క్రమాంకనాన్ని ప్రారంభించే ముందు వాటిని పరిష్కరించవచ్చు. సున్నితత్వానికి సాధారణ సూచికలు రోడియం స్థాయిలు, సీరియం/ఆక్సైడ్ నిష్పత్తులు మరియు DI వాటర్ బ్లాంక్స్. ఒక సాధారణ ప్రామాణిక పద్ధతి ఏమిటంటే, ప్లాస్మా టార్చ్ ప్రారంభించబడిన ప్రతిసారీ ICP తయారీదారు అందించిన ప్రామాణిక ట్యూనింగ్ ద్రావణాన్ని కొలవడం. అప్పుడు పరికరం సరైన సున్నితత్వం కోసం ఆటో-క్యాలిబ్రేట్ చేయబడుతుంది మరియు ఆపరేటర్ సున్నితత్వం, మాస్ రిజల్యూషన్ మరియు ఆక్సీకరణం చెందిన జాతులు మరియు డబుల్-పాజిటివ్ ఛార్జ్ చేయబడిన జాతుల అంచనా మొత్తం వంటి కొన్ని పారామితులను అందించే నివేదికను పొందుతాడు.

సాధారణ నిర్వహణ యొక్క అత్యంత తరచుగా జరిగే రూపాలలో ఒకటి పెరిస్టాల్టిక్ పంపుపై నమూనా మరియు వ్యర్థ గొట్టాలను మార్చడం, ఎందుకంటే ఈ గొట్టాలు త్వరగా అరిగిపోవచ్చు, దీనివల్ల నమూనా లైన్‌లో రంధ్రాలు మరియు అడ్డంకులు ఏర్పడతాయి, దీని ఫలితంగా ఫలితాలు తప్పుగా వస్తాయి. క్రమం తప్పకుండా శుభ్రం చేయవలసిన మరియు/లేదా మార్చవలసిన ఇతర భాగాలు శాంపిల్ చిట్కాలు, నెబ్యులైజర్ చిట్కాలు, శాంపిల్ కోన్లు, స్కిమ్మర్ కోన్లు, ఇంజెక్టర్ ట్యూబ్‌లు, టార్చెస్ మరియు లెన్సులు. పరికరంపై ఉంచిన పనిభారాన్ని బట్టి ఇంటర్‌ఫేస్ రఫింగ్ పంప్ అలాగే వాక్యూమ్ బ్యాకింగ్ పంప్‌లోని నూనెను మార్చడం కూడా అవసరం కావచ్చు.

నమూనా తయారీ

ICP-MS ఉపయోగించే చాలా క్లినికల్ పద్ధతుల కోసం, సాపేక్షంగా సరళమైన మరియు వేగవంతమైన నమూనా తయారీ ప్రక్రియ ఉంది. నమూనాకు ప్రధాన భాగం అంతర్గత ప్రమాణం, ఇది డైల్యూయంట్‌గా కూడా పనిచేస్తుంది. ఈ అంతర్గత ప్రమాణం ప్రధానంగా deionized water, నైట్రిక్ లేదా hydrochloric acid మరియు indium మరియు/లేదా galliumతో కూడి ఉంటుంది. అస్థిర ఆమ్లాల అదనపు నమూనా ప్లాస్మాలో దాని వాయు భాగాలకు కుళ్ళిపోవడానికి అనుమతిస్తుంది, ఇది గాఢత కలిగిన లవణాలు మరియు ద్రావణి లోడ్లు కోన్లను అడ్డుకోవడానికి మరియు పరికరాన్ని కలుషితం చేయడానికి సామర్థ్యాన్ని తగ్గిస్తుంది.[39] నమూనా రకాన్ని బట్టి, సాధారణంగా 5 mL అంతర్గత ప్రమాణం 10–500 మైక్రోలీటర్ల నమూనాతో పాటు టెస్ట్ ట్యూబ్‌లో జోడించబడుతుంది. ఈ మిశ్రమం అప్పుడు అనేక సెకన్ల పాటు లేదా బాగా కలిసే వరకు వోర్టెక్స్ చేయబడుతుంది మరియు ఆటోశాంప్లర్ ట్రేపై లోడ్ చేయబడుతుంది. చాలా జిగటగా ఉండే నమూనాలు లేదా కణ పదార్థాన్ని కలిగి ఉన్న నమూనాలను కలిగి ఉండే ఇతర అనువర్తనాల కోసం, పైపెట్ చేసి విశ్లేషించే ముందు నమూనా జీర్ణక్రియ (sample digestion) అని పిలువబడే ప్రక్రియను నిర్వహించవలసి ఉంటుంది. ఇది పై ప్రక్రియకు అదనపు మొదటి దశను జోడిస్తుంది మరియు అందువల్ల నమూనా తయారీని మరింత సుదీర్ఘంగా చేస్తుంది.

ప్రస్తావనలు

  1. ↑ “Plasma”. Plasma-Universe.com. Retrieved 2020-11-23.
  2. ↑ Lee, Hyo-Chang (2018). “Review of inductively coupled plasmas: Nano-applications and bistable hysteresis physics”. Applied Physics Reviews. 5 (1): 011108. Bibcode 2018ApPRv...5a1108L. doi:10.1063/1.5012001.
  3. ↑ “Approved Clean Water Act Chemical Test Methods”. Washington, D.C.: U.S. Environmental Protection Agency. 2022-12-28. Method No. 200.8.
  4. ↑ “Elemental Impurities - Limits”. Revision Bulletin. The United States Pharmacopeial Convention. 2013. Archived from the original on 2015-03-19. Retrieved 2015-02-20.
  5. ↑ “Elemental Impurities - Procedures”. Revision Bulletin. The United States Pharmacopeial Convention. 2013. Archived from the original on 2014-07-02. Retrieved 2015-02-20.
  6. ↑ Tatiana. T, Waleska. C; Jose. R. : Elemental Analysis of Glass and Paint Materials by Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (LA-ICP-MS) for Forensic Application, 2006
  7. ↑ Degueldre, C.; Favarger, P.-Y. (2003). “Colloid analysis by single particle inductively coupled plasma-mass spectroscopy: A feasibility study”. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 217 (1–3): 137–142. doi:10.1016/S0927-7757(02)00568-X.
  8. ↑ Degueldre, C.; Favarger, P. Y. (2004). “Thorium colloid analysis by single particle inductively coupled plasma-mass spectrometry”. Talanta. 62 (5): 1051–1054. doi:10.1016/j.talanta.2003.10.016. PMID 18969397.
  9. ↑ Degueldre, C.; Favarger, P.-Y.; Bitea, C. (2004). “Zirconia colloid analysis by single particle inductively coupled plasma–mass spectrometry”. Analytica Chimica Acta. 518 (1–2): 137–142. doi:10.1016/j.aca.2004.04.015.
  10. ↑ Degueldre, C.; Favarger, P.-Y.; Wold, S. (2006). “Gold colloid analysis by inductively coupled plasma-mass spectrometry in a single particle mode”. Analytica Chimica Acta. 555 (2): 263–268. doi:10.1016/j.aca.2005.09.021.
  11. ↑ Degueldre, C.; Favarger, P.-Y.; Rossé, R.; Wold, S. (2006). “Uranium colloid analysis by single particle inductively coupled plasma-mass spectrometry”. Talanta. 68 (3): 623–628. doi:10.1016/j.talanta.2005.05.006. PMID 18970366.
  12. ↑ Berry, Jonna Elizabeth (2o15). Trace metal analysis by laser ablation inductively coupled plasma-mass spectrometry and x-ray K-edge densitometry of forensic samples.Graduate Theses and Dissertations. Paper 14675.
  13. ↑ Kastenholz, Bernd (2004). “Preparative Native Continuous Polyacrylamide Gel Electrophoresis (PNC-PAGE): An Efficient Method for Isolating Cadmium Cofactors in Biological Systems”. Analytical Letters. 37 (4): 657–665. doi:10.1081/AL-120029742. S2CID 97636537. ISSN 0003-2719.
  14. ↑ Ahrends R, Pieper S, Kühn A, etal (2007). “A metal-coded affinity tag approach to quantitative proteomics”. Molecular & Cellular Proteomics. 6 (11): 1907–1916. doi:10.1074/mcp.M700152-MCP200. PMID 17627934.
  15. ↑ Klotz, Katrin; Weistenhöfer, Wobbeke; Drexler, Hans (2013). “Chapter 4. Determination of Cadmium in Biological Samples”. In Astrid Sigel, Helmut Sigel and Roland K. O. Sigel (eds.). Cadmium: From Toxicology to Essentiality. Metal Ions in Life Sciences. Springer. Vol. 11, pp. 85–98. ISBN 978-94-007-5178-1. doi:10.1007/978-94-007-5179-8_4. PMID 23430771.
  16. ↑ Degueldre, C.; Favarger, P.-Y. (2003). “Colloid analysis by single particle inductively coupled plasma-mass spectroscopy: A feasibility study”. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 217 (1–3): 137–142. doi:10.1016/S0927-7757(02)00568-X.
  17. ↑ Degueldre, C. (2004). “Thorium colloid analysis by single particle inductively coupled plasma-mass spectrometry”. Talanta. 62 (5): 1051–1054. doi:10.1016/j.talanta.2003.10.016. PMID 18969397.
  18. ↑ Degueldre, C.; Favarger, P.-Y.; Bitea, C. (2004). “Zirconia colloid analysis by single particle inductively coupled plasma–mass spectrometry”. Analytica Chimica Acta. 518 (1–2): 137–142. Bibcode 2004AcAC..518..137D. doi:10.1016/j.aca.2004.04.015.
  19. ↑ Degueldre, C.; Favarger, P.-Y.; Wold, S. (2006). “Gold colloid analysis by inductively coupled plasma-mass spectrometry in a single particle mode”. Analytica Chimica Acta. 555 (2): 263–268. Bibcode 2006AcAC..555..263D. doi:10.1016/j.aca.2005.09.021.
  20. ↑ Degueldre, C.; Favarger, P.-Y.; Rossé, R.; Wold, S. (2006). “Uranium colloid analysis by single particle inductively coupled plasma-mass spectrometry”. Talanta. 68 (3): 623–628. doi:10.1016/j.talanta.2005.05.006. PMID 18970366.
  21. ↑ Lajunen, L. H. J.; Perämäki, P. (2004). Spectrochemical Analysis by Atomic Absorption and Emission. (2 ed.). Cambridge: RSC Publishing. p. 205. ISBN 978-0-85404-624-9.
  22. ↑ Greenfield, S. (1994). “Inductively coupled plasmas in atomic fluorescence spectrometry. A review”. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 9 (5): 565. doi:10.1039/ja9940900565. ISSN 0267-9477.
  23. ↑ Caruso, Joseph A.; Davidson, Timothy M.; Shen, Wei-Lung; Sheppard, Brenda S. (1990-01-01). “Helium-argon inductively coupled plasma for plasma source mass spectrometry”. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 5 (8): 697–700. doi:10.1039/JA9900500697. ISSN 1364-5544.
  24. ↑ Nam, Sang-Ho; Montaser, Akbar; Cromwell, Evan F. (1998). “SAGE Journals: Your gateway to world-class journal research”. Applied Spectroscopy. 52: 161–167. doi:10.1366/0003702981942500. S2CID 95039168.
  25. ↑ Nam, Sang Ho.; Masamba, Wellington R. L.; Montaser, Akbar. (1993-10-15). “Investigation of helium inductively coupled plasma-mass spectrometry for the detection of metals and nonmetals in aqueous solutions”. Analytical Chemistry. 65 (20): 2784–2790. doi:10.1021/ac00068a014. ISSN 0003-2700.
  26. ↑ Kenichi Sakata et al., Inductively coupled plasma mass spectrometer and method, US patent 6265717 B1.
  27. ↑ Scott D. Tanner et al., Device and method preventing ion source gases from entering reaction cell, US patent 6639665 B2.
  28. ↑ Iouri Kalinitchenko Ion Optical System for a Mass Spectrometer, United States Patent Number 6,614,021 B1 (2003).
  29. ↑ Shane Elliott; Michael Knowles; Iouri Kalinitchenko (Mar 2004). “A Change in Direction in ICP-MS”. American Laboratory. Archived from the original on 2007-12-13.
  30. ↑ Shane Elliott; Barry Sturman; Stephen Anderson; Elke Brouwers; Jos Beijnen (April 1, 2007). “ICP-MS: When Sensitivity Does Matter”. Spectroscopy Magazine. Archived from the original on 2007-12-02. Retrieved 2007-10-16.
  31. ↑ Vladimir N. Epov; R. Douglas Evans; Jian Zheng; O. F. X. Donard; Masatoshi Yamada (2007). “Rapid fingerprinting of 239Pu and 240Pu in environmental samples with high U levels using on-line ion chromatography coupled with high-sensitivity quadrupole ICP-MS detection”. J. Anal. At. Spectrom.. 22 (9): 1131–1137. doi:10.1039/b704901c.
  32. ↑ Yip, Y.; Sham, W (2007). “Applications of collision/reaction-cell technology in isotope dilution mass spectrometry”. Trends in Analytical Chemistry. 26 (7): 727. doi:10.1016/j.trac.2007.03.007.
  33. ↑ V. Baranov; S. Tanner (1999). “A dynamic reaction cell for ICP-MS. Part 1: The rf-field energy contribution in thermodynamics of ion-molecule reactions”. J. Anal. At. Spectrom.. 14 (8): 1133–1142. doi:10.1039/a809889a.
  34. ↑ S. Tanner; V. Baranov (1999). “A dynamic reaction cell for ICP-MS. Part 2: Reduction of interferences produced within the cell”. J. Am. Soc. Mass Spectrom.. 10 (11): 1083–1094. doi:10.1016/S1044-0305(99)00081-1. S2CID 93608392.
  35. ↑ Thomas, Robert (2001). “A Beginner's Guide to ICP-MS”. Spectroscopy. Advanstar Communications. Archived from the original on 2006-03-16. Retrieved 2014-05-09.
  36. ↑ Scott D. Tanner; Vladimir Baranov; Dmitry Bandura (2002). “Reaction cells and collision cells for ICP-MS: a tutorial review”. Spectrochimica Acta B. 57 (9): 1361–1452. Bibcode 2002AcSpe..57.1361T. doi:10.1016/S0584-8547(02)00069-1.
  37. ↑ I. Kalinitchenko, Patent WO 2004/012223 A1
  38. ↑ Wang, XueDong; Iouri Kalinitchenko. “Principles and performance of the Collision Reaction Interface for the”. Varian. Archived from the original on 2008-11-23. Retrieved 2009-01-20.
  39. ↑ Ammann, Adrian A. (27 March 2007). “Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP MS): a versatile tool”. Journal of Mass Spectrometry. via Wiley Analytical Science. 42 (4): 419–427. Bibcode 2007JMSp...42..419A. doi:10.1002/jms.1206. PMID 17385793.

బాహ్య లింకులు

వికీమీడియా కామన్స్: ICP-MS

మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Inductively coupled plasma mass spectrometry” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Inductively_coupled_plasma_mass_spectrometry ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=ఇండక్టివ్లీ_కపుల్డ్_ప్లాస్మా_మాస్_స్పెక్ట్రోమెట్రీ&oldid=6049"