[发明专利]质谱仪中同量异位干扰的确定

说明书

提供在质量分析期间在质谱仪中确定同量异位干扰的方法。所述方法包括比较化学物种的无干扰反应分布与可包括同量异位干扰的所述相同化学物种的反应分布，其中所述分布之间的差异的确定指示存在同量异位干扰。还提供对同量异位干扰进行定量的方法，包含校正在存在同量异位干扰的情况下确定的同位素比率的方法。

关于资金的声明

得出本发明的研究已经收到欧洲研究委员会基于欧盟第七框架计划 (FP7/2007-2013)/ERC拨款协议号FP7-GA-2013-321209的资金。

技术领域

本发明涉及质量分析中的干扰的评估，具体地说，涉及质量分析使用和电感耦合等离子体质谱仪(inductively coupled plasma mass spectrometer，ICP-MS)。

背景技术

质谱分析是用于基于气态离子的质荷比率和丰度定性和定量地确定存在于样本中的分子物种的分析方法。

在电感耦合等离子体质谱分析(inductively coupled plasma massspectrometry， ICP-MS)中，可在浓度相对于非干扰背景低至1/10¹⁵下，以高灵敏度和精度检测原子物种。在ICP-MS中，待分析的样本利用电感耦合等离子体进行电离，随后进行分离并在质量分析仪中进行定量。

精确且准确的同位素比率测量通常提供对于无法通过任何其它分析技术解决的科学问题的较深入理解的唯一方式。多集电极ICP-MS是用于高精度且准确的同位素比率分析的成熟方法。ICP-MS应用于地质年龄测探(geochronology)、地球化学 (geochemistry)、宇宙化学(cosmochemistry)、生物地球化学(biogeochemistry)、环境科学以及生命科学领域中。然而，质谱仪中的元素和分子干扰可能会限制分析可达到的精度和准确性。

发生在与所关注的原子或分子物种的标称质量相同的标称质量上的这些干扰(也称为同量异位干扰)可存在于样本材料本身中，或通过样本制备由污染源产生，所述污染源例如所使用的化学物质、样本容器，或在样本纯化期间通过分馏产生。污染物种还可产生于离子源或质谱仪中。

为了实现高精度且准确的同位素比率测量，应用延长的物理和化学样本制备以获得不含可干扰质谱的可能干扰和污染的清洁样本。分析物在用于同位素比率ICP-MS的样本材料中的典型浓度处于十亿分之几的范围内。所关注的分析物还可集中在例如岩石样本的异质样本材料内的小夹杂物或晶体中。

延长质检步骤集成到样本制备中以确保样本制备自身不会导致样本材料的同位素比率的改变。每一样本制备步骤都可能将污染物添加到样本和/或引起将从原始样本材料提取的分析物的同位素分馏，所述样本材料可为例如岩石、晶体、土壤、尘粒、液体和 /或有机物质。即使所有这些步骤都极为谨慎地进行，质谱中仍有可能存在污染以及不完整分离和干扰。

理想情况下，我们将想要完全避免化学样本制备步骤。此外，如果使用激光器来直接消融样本且将经消融材料冲入ICP源中，那么化学样本制备是不可能的。在这些情况下，不存在所需分析物与样本基质化学分离，并且所有特异性必须是来自质量分析仪和质量分析仪中的样本引入系统。特异性描述分析仪明确地确定和识别样本中的特定物种的能力。实现质谱仪中的特异性的一种方式是确保质量分析仪的质量分辨力M/(ΔM)大到足以清楚地分离一个物种与另一个物种，其中ΔM是这两个物种的质量差，且M是所关注物种的质量。在具有相同标称质量的物种存在同量异位干扰的情况下，这需要非常高的质量分辨率。对于扇形场质谱仪来说，高质量分辨率伴随着使用到质量分析仪的非常窄的入口狭缝，且小入口狭缝显著减少了传输，并因此降低了质量分析仪的灵敏度。因此，在需要极高质量分辨力的情况下，这变成一种不切实际的方法。这对于当前技术解决方案受限的质谱分析仪表来说是一种特殊挑战。