Что такое Ba⁺ / BaO⁺, Ce⁺/CeO⁺, Ba²⁺ / Ba⁺, Ce²⁺/Ce⁺ и на что влияют?

В ИСП‑МС «уровень оксидов» и «уровень многозарядных ионов» — это удобные эксплуатационные показатели, которые отражают условия ионизации/реакций в плазме и в зоне отбора ионов, а также напрямую связаны со спектральными и матричными помехами.

Уровень оксидов

В практике ИСП‑МС под уровнем оксидов обычно понимают отношение интенсивности сигнала оксидного (или гидроксидного) иона к сигналу «родительского» иона элемента:

Oxide level: MO+/M+

Hydroxide level: MOH+/M+

Это вероятность/доля образования молекулярных ионов данного типа в конкретных условиях плазмы и отбора.

Откуда берутся MO⁺ и MOH⁺?

Такие интерференции обычно формируются в более «холодных» зонах плазмы, непосредственно перед интерфейсом (т.е. в области, где уже меньше энергии на «разрушение» молекулярных связей и выше шанс рекомбинации/ассоциации).

Особенно выражено это для редкоземельных и тугоплавких элементов, которые «охотно» образуют молекулярные виды, в частности оксиды.

Почему это проблема: спектральные перекрытия? На примере РЗЭ: оксид или гидроксид одного РЗЭ может мешать другому РЗЭ на 16–17 а.е.м. выше.

Примеры из открытых источников:

¹⁴¹Pr¹⁶O+ на m/z 157 мешает ¹⁵⁷Gd+.

¹³⁵Ba¹⁶O+ на m/z 151 мешает ¹⁵¹Eu+

¹⁴³Nd¹⁶O+ на m/z 159 мешает ¹⁵⁹Tb+

⁴⁰Ca¹⁶O+ на m/z 56 мешает ⁵⁶Fe+

⁴⁸Ti¹⁶O+ на m/z 64 мешает ⁶⁴Zn+

⁹⁸Mo¹⁶O+ на m/z 114 мешает ¹¹⁴Cd+

Как снижать уровень оксидов?

• Оптимизация параметров плазмы/ввода

Например, подбирать ВЧ‑мощность плазмы и поток распыляющего газа (nebulizer gas).

• Осушение/десольватация аэрозоля

Например, охлаждаемая распылительная камера,.

• Борьба с подсосом воздуха/кислорода вокруг плазмы

Например, если вклад оксидов идёт от воздуха вокруг плазмы, то используется металлический экран между плазмой и RF‑катушкой.

Многозарядные ионы в ИСП‑МС (в первую очередь M²⁺)

В ИСП‑МС наиболее типичный случай — двукратно заряженные ионы (M²⁺) или ионы с двойным положительным зарядом, и они дают пик на половине массы соответствующего изотопа (m/2).

Ключевой практический показатель — уровень двузарядных:
M²⁺/M⁺

Проблема двузарядных — это опять же спектральные наложения, но уже в области низких масс: тяжёлый элемент в виде M²⁺ «переезжает» вдвое ниже по m/z.

Некоторые элементы (в т.ч. Ba, Ce, Sm, Eu) способны давать высокие уровни двузарядных, и при достаточно высокой концентрации они могут мешать анализу на половине своей массы.

Примеры наложений (табличные):

¹³⁸Ba²⁺ → ⁶⁹Ga<sup>+

139</sup>La²⁺→ ⁶⁹Ga<sup>+

140</sup>Ce²⁺→ ⁷⁰Ge⁺ и ⁷⁰Zn⁺

От чего зависит уровень M²⁺ и как его уменьшать?

Поток распылительного газа, мощность ВЧ-генератора, положение отбора в плазме (sampling position) — всё это влияет на долю образования M²⁺ и обычно позволяет её снизить при оптимизации. И ещё один практический вывод: для снижения «плохих» эффектов высокого плазменного потенциала критична хорошая развязка/заземление ВЧ‑катушки.