ICP-Massenspektrometer SPECTRO MS

SPECTRO erhält R&D 100 Award des R&D Magazins
SPECTRO Analytical Instruments ist einer der Gewinner des 49sten R&D 100 Awards, einer Auszeichnung, welche jährlich von den Herausgebern des R&D Magazins vergeben wird. Das Unternehmen wurde gemeinsam mit dem Pacific Northwest National Laboratory, der University of Arizona, der Indiana University und iMAGERLABS für die Entwicklung der Array Detection Technologie (ADT) für Massenspektrometer ausgezeichnet.

Das Unternehmen wurde vom R&D Magazin für die Verwendung des revolutionären Array-Detektors im SPECTRO MS prämiert. Das im März 2010 vorgestellte Massenspektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma ist das weltweit erste marktreife Analysegerät mit dieser bahnbrechenden Technologie. Das SPECTRO MS erhielt 2010 auf der Pittsburgh Conference den silbernen „Editors’ Award“ als das „Beste neue Produkt“ und wurde 2011 anlässlich der Annual Conference of China Scientific Instruments (ACCSI) zu einem der „Besten neuen Geräte 2010” gewählt.

Die R&D 100 Awards werden von den Herausgebern des R&D Magazins seit 1963 jedes Jahr für die 100 bedeutendsten neuen Lösungen im Bereich Forschung und Entwicklung vergeben. Für die Auswahl der Gewinner zeichnen die Herausgeber des R&D Magazins gemeinsam mit einer unabhängigen Jury verantwortlich. Zu den Preisträgern vergangener Jahre gehören zahlreiche längst etablierte Technologien wie Geldautomaten (1973), Fax-Geräte (1975), LCD-Displays (1980), Westentaschenlabore (1996) und HD-Fernsehgeräte (1998).

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„Es freut uns sehr, dass wir gemeinsam mit unseren Mitentwicklern für diesen renommierten Award ausgewählt wurden“, kommentiert SPECTRO-Geschäftsführer Manfred Bergsch. „Die Auszeichnung bestätigt uns in unserer Einschätzung, dass es sich beim SPECTRO MS um eine bahnbrechende Neuentwicklung handelt, welche die ICP-Massenspektrometrie für immer verändern wird. Die Möglichkeit, simultan das gesamte Elementspektrum zu erfassen, wird den Markt für Massenspektrometer revolutionieren – so wie es vor einigen Jahren bei der Einführung der ersten simultanen optischen Emissionsspektrometer der Fall war.“

Durchbruch in der Massenspektrometrie
SPECTRO MS ist das weltweit erste voll simultan messende Massenspektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma (siehe Info-Kasten „Hintergrund: ICP-MS“). Das Gerät erfasst bei jeder Analyse das gesamte Massenspektrum zwischen Lithium und Uran. Anwender erreichen damit einen deutlich höheren Probendurchsatz und eine wesentlich bessere Präzision und Richtigkeit als beim Einsatz sequentieller Massenspektrometer.

Das SPECTRO MS liefert nicht nur wesentlich präzisere und besser reproduzierbare Ergebnisse als ein gewöhnliches, sequentielles Massenspektrometer. Es arbeitet auch deutlich schneller. Möglich wird die simultane Erfassung des gesamten Spektrums durch eine Reihe neu entwickelter High-End-Komponenten:

  • Eine neuartige Ionen-Optik, die Ionen äußerst effizient vom Plasma ins eigentliche Massenspektrometer transportiert und dabei neutrale Partikel und Photonen zuverlässig aus dem Strahl entfernt.
  • Ein doppelt fokussierendes Sektorfeld-Massenspektrometer in Mattauch-Herzog-Geometrie. Die Ionen werden darin mithilfe eines elektrostatischen Analysators und eines Permanentmagneten auf eine Fokal-Ebene gelenkt – ohne zusätzliches Scannen.
  • In der Fokalebene des Massenspektrometers ist ein extrem leistungsfähiger Direct Charge Detector mit 4800 Kanälen platziert, der durchgehend das gesamte Massenspektrum von Lithium bis Uran aus dem Ionenstrahl ausliest.
  • Jeder dieser Kanäle ist zusätzlich in zwei separate Detektoren mit unterschiedlicher Signalverstärkung unterteilt. Damit erreicht das SPECTRO MS einen dynamischen Arbeitsbereich, mit der sich selbst extreme Isotopen-Verhältnisse präzise bestimmen lassen.

    Die Array-Detection-Technologie
    Im SPECTRO MS kommt erstmals die revolutionäre Array-Detection-Technologie für Massenspektrometer (ADT-MS) zum Einsatz. Hierbei werden Tausende mikroskopisch kleiner Detektoren eng nebeneinander platziert und elektronisch zu einem einzigen, monolithischen Chip-Detektor verbunden. Auf diese Weise lässt sich das gesamte Massenspektrum simultan und ohne Signalverluste überwachen und analysieren. Konventionelle Detektoren können simultan nur einzelne Massen oder kleine Teile des gesamten Massenspektrums erfassen, was dazu führt, dass alle anderen chemischen Informationen bei der Analyse verloren gehen. Wenn eine Probe vollständig erfasst und analysiert werden soll, sind multiple Scans oder Durchläufe erforderlich.

„Mit der ADT-MS erhalten Wissenschaftler und Forscher jetzt schnell und vollständig Zugriff auf viele Informationen, die früher verloren gingen oder nur bruchstückhaft erfasst werden konnten. Dieser enorme Vorteil geht dabei nicht etwa zu Lasten anderer Leistungskriterien wie Messempfindlichkeit, dynamischer Arbeitsbereich, Stabilität oder Lebensdauer. Im Gegenteil: Auch im Hinblick auf diese und weitere Leistungskriterien ist die ADT-MS allen anderen Detektortechnologien in der Summe deutlich überlegen“, erklärt Dr. Dirk Ardelt, Forschungsleiter ICP bei SPECTRO.

Ein neuer Benchmark mit unzähligen Einsatzoptionen
SPECTRO geht davon aus, dass sich das SPECTRO MS in vielen Anwendungsgebieten als Benchmark etablieren wird, da es eine herausragende Präzision bietet, einen hohen Probendurchsatz ermöglicht und jederzeit alle Informationen zum gesamten Massenspektrum bereitstellt. Zu den wichtigsten Einsatzbereichen gehören Forschungs- und Entwicklungslabore mit sehr großem Probenaufkommen und hohen Anforderungen. Aber auch abseits der Entwicklungslabore ist die simultane Massenspektrometrie für viele Industriezweige attraktiv: So profitieren Umwelt-, Chemie- und Pharmalabore in hohem Maße von den Nachweisgrenzen und dem Probendurchsatz des Gerätes. Edelmetallverarbeiter und Scheideanstalten werden die hohe Präzision des Gerätes zu schätzen wissen. Neue Einsatzgebiete erschließt die Option, Isotopenverhältnisse zu untersuchen und die Präzision der Isotopenverhältnisanalyse mit Hilfe der Isotopenverdünnung auch in die quantitative Bestimmung von Elementgehalten zu übertragen: Geologie-Labore können auf diese Weise Gesteinsproben wesentlich akkurater bestimmen.

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