赛默飞NEPTUNE PLUS ICP-MS是否支持多层次离子化分析?

赛默飞 NEPTUNE PLUS MC-ICP‑MS(多接收电感耦合等离子体质谱仪)天然支持“多层次离子化”分析,这里的“多层次”包括多个检测器通道、不同分辨率级别,以及多模式离子采集设置。该仪器灵活组合硬件和软件,实现离子的分层采集与分析,适用于同位素比精测、低丰度离子捕获、复杂样品干扰剥离等多重层面分析。以下从硬件设计、采集模式、应用场景、优势与实践操作等方面详细说明:

一、硬件层级:多通道、多分辨率设计

1. 可调高分辨率系统

NEPTUNE PLUS 是双焦高分辨 ICP-质谱,拥有低、中、高三种分辨率模式,一键切换,用于剥离分子离子干扰(如 ArO+、40Ar1H+等)researchgate.net+6thermofisher.com+6sites.brown.edu+6anchem.pl。最高级别甚至可配置 XHR(超高分辨,约15 000),用于复杂元素如 Si、Mg、Cl 和 K 干扰剥离anchem.pl

2. 多接收器与检测器阵列

仪器装配可移动法拉第杯(常为9个)及8个以上 Ion Counters(包括 SEM 与 CDD),用户可根据实验需求配置组合,实现同时多通道信号采集vu.nl+8southampton.ac.uk+8anchem.pl+8

3. 多模态检测融合

搭载 Tera‑Ohm 反馈电阻 Faraday(10¹¹–10¹³ Ω),与多离子计数器阵列(MIC)结合,用于捕获高丰度与超低丰度离子,实现宽动态范围跨量级检测sites.brown.edu+1thermofisher.com+1


二、采集模式:分层离子化与动态设置

1. 静态多通道采集(Static MC)

在同一次采集过程中多个通道同时采集多个同位素信号,如同时获取 Pb、Os、Re 信号,实现并行层级式采集assets.thermofisher.com+1southampton.ac.uk+1

2. 动态峰跳(Peak-Jumping)

用于单收器或低通道的离子计数器,系统可在不同质量间快速跳至高丰度通道,实现层次式测量

3. 多分辨率切换

在一次测定中,可通过算法设定先用低分辨率测丰度,再切换高分辨率剥离干扰,对同一样本实施精度优化,从而实现多层级离子处理。


三、应用案例:复杂离子分离与多层次数据融合

  1. Re‑Os 同位素高层面分析:利用多离子计数器(MIC)同时检测 Re 与 Os 系列离子,结合中分辨模式减少干扰,实现高灵敏比值

  2. Pb 同位素多通道采集:静态收集 202Pb–208Pb,搭配法拉第与SEM/CCD,覆盖高低丰度通道cigs.unimore.it+2assets.thermofisher.com+2anchem.pl+2

  3. 激光烧蚀微区测量:多检测器配合激光烧蚀系统,对点状“层级”数据进行同步采集,实现微尺度同位素分布层次分析sites.brown.edu+1researchgate.net+1


四、软件支撑:方法编辑与层级管理

Qtegra 平台提供多模式测序功能:

  • Method Editor:设置静态/动态测序,定义多个阶段(如中分辨测量主峰,高分辨剥离干扰)。

  • Cup Configuration Editor:定义检测层级组合,法拉第/SEM交替使用。

  • 在线监控与校正:实时观测不同层次通道响应,自动进行增益校正与 τ 修正thermofisher.com


五、优势与局限

优势

项目说明
高灵敏度跨级别检测捕获丰度差异超过6-7个数量级离子
精确干扰剥离多级分辨率剥离分子干扰提升可信度
多元素并行采集节约时间,避免再测、消融误差
自动化层级切换减少人为干预,提升分析效率

局限与挑战

  • 方法设定复杂,需经验推动;

  • 通道组合预算需提前规划;

  • 高分辨率与微通道结合时信号强度降低,需权衡;

  • 软件需要通过高级模板进行层级管理,不适合无经验操作员。


六、实验流程示意

  1. 设计方法:选定元素→设置分辨率层级→配置检测器与模式;

  2. 硬件调试:调整 Jet 接口或激光条件以保证离子强度;

  3. 多阶段采集

    • 初始低分辨测量主峰;

    • 切换高分辨剥离干扰;

    • 并行法拉第与 SEM 获取不同丰度通道;

  4. 数据处理:合并层级结果,进行增益校正、漂移修正与统计;

  5. 结果输出:获取统一比值和多通道信号融合报告。


七、结语

赛默飞 NEPTUNE PLUS ICP-MS 完整支持多层次离子化分析,从硬件(高分辨级别、 Faraday & 多离子计数组合、RPQ)到软件(动态/静态层级采集、自动切换机制、实时校正),构成强大而灵活的分层分析平台。这使得它在复杂同位素体系(如 Re‑Os、U‑Pb、Pb、Mg、Si、K 等)分析中具有无可替代的优势,为高端科研提供精准、可靠、多维度数据。如果您需开展此类复杂分析,NEPTUNE PLUS 是理想选择。


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