Khoảng tuyến tính của phép đo đồng vị

Trong phép đo ICP – MS [15], việc định lượng một đồng vị dựa vào phương trình cơ bản

b ms

I  KC

Trong đó: Ims là cường độ tín hiệu của vạch phổ.

K là hằng số thực nghiệm. C là nồng độ của đồng vị b là hằng số (0 b 1).

Trong khoảng nồng độ nào đó b có giá trị bằng 1, mối quan hệ giữa Imsvà

C là tuyến tính:

ms

I  KC

Khoảng nồng độ bắt đầu từ giới hạn định lượng (LOQ) đến giới hạn tuyến tính (Limit Of Linearity – LOL) được gọi là khoảng tuyến tính của phép đo đồng vị cần phân tích. Khoảng tuyến tính của mỗi đồng vị có tỷ số m/z khác nhau là khác nhau.

Để xác định khoảng tuyến tính của phép đo đồng vị cần thiết lập đường chuẩn xác định đồng vị. Tuy nhiên, phương pháp ICP –MS tín hiệu của phép đo có thể thay đổi trong khoảng giá trị rất lớn nên khoảng tuyến tính của phép đo rất rộng (từ vài ppt cho đến vài chục hay vài trăm ppm). Do đó, đối với phép đo quang phổ plasma ICP – MS không cần chú ý nhiều đến giới hạn tuyến tính.

Thiết lập đường chuẩn xác định đồng vị bằng dung dịch chuẩn có nồng độ nằm trong khoảng phù hợp, nồng dộ thấp nhất của đồng vị trong dung dịch chuẩn không nhỏ hơn giới hạn định lượng của đồng vị đó. Phải đảm bảo độ chính xác của phép đo ở mọi khoảng nồng độ của đường chuẩn, mỗi phép đo được thực hiện lặp lại 3 lần. Sau đó sử dụng đường chuẩn được thiết lập để xác định nồng độ của đồng vị trong dung dịch chuẩn kiểm tra. Đánh giá độ chính xác của phép đo qua kết quả tính toán độ chệch và độ lệch chuẩn tương đối của nồng độ đồng vị vừa xác định.

23

2.3.3.3. Đánh giá phƣơng pháp phân tích

Từ kết quả nghiên cứu thu được, tiến hành xây dựng phương pháp phân tích đồng vị kẽm trong các mẫu huyết tương, mẫu nước tiểu và mẫu phân sau đó đánh giá phương pháp qua thông số như độ chính xác và độ thu hồi.

*Đánh giá độ chính xác của phƣơng pháp phân tích

Độ chính xác của phương pháp phân tích bao gồm độ đúng và độ chụm [4] - Đánh giá độ đúng của phép phân tích qua độ lệch chuẩn (B) giữa giá trị kết quả

phân tích SRM và giá trị đã được chứng nhận. Độ chệch kết quả phân tích được

(%) SRM 100 SRM X X B X   

- Đánh giá độ chụm của phép phân tích qua độ lệch chuẩn tương đối (RSD), được tính như sau: (%) SD 100 RSD X   Trong đó: B là độ chệch

RSD là độ lệch chuẩn tương đối (%)

X là lượng đồng vị xác định được (giá trị trung bình)

SRM

X là lượng đồng vị được chứng nhận (giá trị trung bình) SD là độ lệch chuẩn, được tính theo công thức sau:

2 1 ( ) 1 n i i X X SD N     

Trong đó: Xilà lượng đồng vị xác định được lần thứ i N là số lần thí nghiệm

24

Thêm một lượng nhất định đồng vị cần xác định vào mẫu phân tích, tiến hành xử lý mẫu qua tất cả các bước theo quy trình phân tích, so sánh kết quả phân tích hàm lượng đồng vị trong mẫu sau khi được thêm vào đồng vị và kết quả phân tích hàm lượng đồng vị trong mẫu ban đầu.

Hiệu suất thu hồi được tính theo công thức sau:

(%) total sample 100 Spike C C R C   

Trong đó, R là hiệu suất thu hồi (%); (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Spike

C : Lượng đồng vị thêm vào mẫu

sample

C : Lượng đồng vị có trong mẫu ban đầu

total

C : Tổng lượng đồng vị xác định được trong mẫu sau khi

thêm dung dịch chuẩn.

Sau khi đã kết luận được độ chính xác của phương pháp phân tích, áp dụng quy trình phân tích để xác định đồng vị kẽm trong các mẫu huyết tương, mẫu nước tiểu và mẫu phân .

25

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1. Nghiên cứu lựa chọn điều kiện phân tích phù hợp trên thiết bị ICP-MS

3.1.1. Khảo sát và lựa chọn các tham số tối ƣu của thiết bị đo

Phép đo các đồng vị kẽm trong mẫu sinh học và đánh giá sự biến đổi hàm lượng của các đồng vị được tiến hành với cả 5 đồng vị 64

Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn, 70Zn. Vì vậy cần tìm điều kiện tối ưu có thể phân tích đồng thời 5 đồng vị này thông qua việc đánh giá sự phụ thuộc cường độ tín hiệu (CPS) của phép đo vào các tham số hoạt động plasma sao cho đạt được độ nhạy tốt và độ ổn định cao (RSD nhỏ).

3.1.1.1. Ảnh hƣởng của thế thấu kính

Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của cường độ tín hiệu phép đo hay số đếm (CPS) Zn vào RFP khi xác định các đồng vị 64

Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn, 70Zn được trình bày từ hình 3.1 đến hình 3.5. (xem thêm trong phụ lục P1.6 đến P1.20).

Khi cố định tốc độ bơm mẫu (PR) là 26 vòng/s, lưu lượng khí mang argon (NGF) là 0,7 lit/phút và thay đổi lần lượt thế thấu kinh ion từ 3V đến 9V thì cường độ tín hiệu thu được khi đo riêng rẽ 5 đồng vị kẽm phụ thuộc vào công suất máy phát cao tần được biểu diễn trong các hình từ 3.1 đến 3.5.

26

Hình 3.2. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo 66Zn vào RFP (NGF = 0,7 L/ph)

27

Hình 3.4. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo 68Zn vào RFP (NGF = 0,7 L/ph)

Hình 3.5. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo 70Zn vào RFP (NGF = 0,7 L/ph)

Kết quả biểu diễn sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo các đồng vị kẽm vào công suất cao tần (RFP) khi lượng khí mang (NGF) là 0,7 L/ph từ hình 3.1 đến hình 3.5 cho thấy đối với phép đo các đồng vị 64

28

tín hiệu tăng dần khi RFP tăng từ 900 đến 1400W (so với giới hạn cho phép của thiết bị đo là 1500W) do khả năng ion hóa mẫu cũng tăng, số lượng ion M+

hình thành tăng. Thế thấu kính ion càng lớn thì sự tăng tín hiệu khi công suất máy phát cao tần tăng càng nhanh, kèm theo tín hiệu kém ổn định hơn. Tuy nhiên, cường độ tín hiệu các phép đo đồng vị 66

Zn, 68Zn lại ít thay đổi . Vì hàm lượng đồng vị 70

Zn trong mẫu rất nhỏ nên để tăng độ nhạy của phép đo chúng tôi lựa chọn thế thấu kính ion là 9V (lớn nhất có thể của máy đo) để cường độ tín hiệu phép đo cả 5 đồng vị kẽm với các thông số khác nhau đều thu các giá trị là cao nhất. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của công suất cao tần đến tín hiệu đo khi thay đổi lưu lượng khí mang là 0,8; 0,9 và 1,0L/phút (các hình P1.6 đến P1.20) cũng cho thấy qui luật biến thiên cường độ tín hiệu phép đo của các đồng vị 64

Zn, 67Zn và 70

Zn tăng tuyến tính theo RFP, còn đối với các đồng vị 66Zn và 68Zn thì cường độ tín hiệu phép đo phổ thay đổi không đáng kể. Qui luật biến thiên tín hiệu này cũng không khác so với khi NGF là 0,7 L/phút.

3.1.1.2. Ảnh hƣởng của lƣu lƣợng khí mang mẫu (NGF)

Dựa theo kết quả khảo sát ảnh hưởng của công suất máy cao tần (Phần

3.1.1.1) đến cường độ tín hiệu phép đo phổ Zn với các giá trị NGF khác nhau tại các vị trí thế thấu kính khác nhau đã xác định được với giá trị thế thấu kính LV = 9V cho cường độ tín hiệu phép đo là lớn nhất. Do đó trong phần này chúng tôi tiếp tục khảo sát ảnh hưởng của lưu lượng khí mang NGF đến cường độ tín hiệu phép đo phổ các đồng vị Zn tại vị trí thế thấu kính LV = 9Volts nhằm mục đích tìm ra giá trị lưu lượng khí mang tối ưu nhất cho phép đo.

Kết quả khảo sát sự phụ thuộc cường độ tín hiệu của phép đo vào NGF khi xác định các đồng vị 64

Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn, 70Zn được trình bày ở các hình từ Hình P2.1 đến Hình P2.5.

Đối với hai đồng vị 66Zn và 68Zn (hình P2.1 và P2.2) khi thay đổi lưu lượng khí mang NGF từ 0,6 – 0,9 L/ph thì cường độ tín hiệu phép đo phổ tăng dần lên, nhưng khi lưu lượng khí mang lớn hơn 0,9 L/ph thì cường độ tín hiệu phổ bắt đầu giảm. Trên đồ thị cho thấy tại NGF = 0,9 L/ph thì cho cường độ tín hiệu phép đo phổ đồng vị 66Zn và 68Zn đạt cực đại. Do vậy chúng tôi chọn lưu lượng khí mang NGF = 0,9 L/ph và vị trí thế thấu kính LV = 9Volts khảo sát để xác định giá trị công suất cao tần RFP tối ưu cho phép đo phổ đồng vị 66Zn và 68

29

Kết quả khảo sát từ hình P2.3 đến hình P2.5 của các đồng vị 64

Zn, 67Zn và 70Zn cho chúng ta thấy khi thay đổi lưu lượng khi mang NGF từ 0,6 – 1,0 L/ph thì cường độ tín hiệu phép đo phổ Zn giảm dần. Với NGF = 0,6 L/ph thì cường độ tín hiệu phép đo phổ các đồng vị 64

Zn, 67Zn và 70Zn cho giá trị lớn nhất. Do vậy chúng tôi chọn lưu lượng khí mang NGF = 0,6 L/ph và vị trí thế thấu kính LV = 9V để tiến hành khảo sát công suất cao tần đối với phép phân tích các đồng vị 64

Zn, 67Zn và 68 Zn.

3.1.1.3. Khảo sát ảnh hƣởng của công suất cao tần khi cố định LV và NGF

Để xác định công suất cao tần tối ưu cho các phép đo phổ các đồng vị Zn, trong phần này chúng tôi tiến hành khảo sát sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo phổ vào công suất cao tần RFP cụ thể cho từng đồng vị Zn như sau:

Hình 3.6. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo các đồng vị Zn vào RFP

Để xác định công suất cao tần tối ưu cho phép đo 2 đồng vị 66Zn và 68 Zn chúng tôi lựa chọn NGF = 0,9L/ph và LV = 9 Volts (là giá trị tối ưu đã được xác định theo phần 3.1.1.1 và 3.1.1.2). Kết quả khảo sát đồ thị hình P2.6 cho thấy khi công suất cao tần tăng từ 900 - 1200 cường độ tín hiệu phép đo tăng điều này có thể giả thích là do khi năng lượng tăng sự hình thành ion của phép đo tăng do đó cường độ tín hiệu phép đo tăng theo. Nhưng khi công suất tăng vượt quá 1200W cường độ tín hiệu phép đo giảm dần nguyên nhân do năng lượng cao dẫn đến sự hình thành nhiều loại ion không mong muốn làm giảm lượng ion của phép đo do vậy cường độ tín hiệu phép đo phổ giảm. Cường độ

30

tín hiệu phép đo đạt cực đại khi RFP = 1200W. Sau khi đã khảo sát các như trên, chúng tôi chọn NGF = 0,9L/ph, RFP = 1200W và LV = 9 Volts cho phép đo phổ xác định 2 đồng vị 66Zn và 68

Zn.

Biểu diễn sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo phổ 64

Zn, 67Zn và 70 Zn theo công suất cao tần RFP khi NGF = 0,6L/ph (là lưu lượng khí mang tối ưu đã khảo sát ở mục 3.1.1.2) ở hình 3.7 ta thấy, khi tăng công suất cao tần từ 900 – 1400W cường độ tín hiệu phép đo phổ Zn tăng dần. Điều này có thể giải thích khi cố định lưu lượng khí mang và thế thấu kính tăng công suất cao tần làm tăng sự hình thành ion của phép đo do đó cường độ tín hiệu phép đo tăng theo. Cường độ tín hiệu phép đo lớn nhất khi RFP = 1400W. chúng tôi chọn NGF = 0,6L/ph, RFP = 1400W và LV = 9 Volts cho phép đo phổ xác định 2 đồng vị 64

Zn, 67Zn và 70 Zn.

Hình 3.7. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo các đồng vị Zn vào RFP

Nếu so sánh cường độ tín hiệu tại công suất cao tần lớn nhất có thể là 1400W và biểu diễn sự phụ thuộc cường độ tín hiệu phép đo phổ các đồng vị của Zn vào lưu lượng khí mang NGF thay đổi từ 0,7 – 1,0 L/phút ở thế thế thấu kính là 9V thì tất cả đều cho thấy giá trị cường độ tín hệu phép đo lớn nhất khi NFG là 1,0L/phút (hình 3.7). Do vậy, chúng tôi chọn 3 điều kiện này để phân

tích các đồng vị 64

Zn, 67Zn và 70Zn. Còn với hai đồng vị 66Zn và 68Zn thì chỉ cần chọn các điều kiện phân tích là NGF = 0,6L/ph, RFP = 1400W và LV = 9V (hình 3.6).

31

3.1.1.4.Lựa chọn tham số tối ƣu cho chế độ làm việc của Plasma (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Mối tương quan giữa cường độ tín hiệu của phép đo vào các tham số như công suất cao tần (RFP), lưu lượng khí mang mẫu (NGF) và thế thấu kính (LV) khi hai trong ba tham số trên được ấn định (cùng với tốc độ nhu động (PR) được ấn định từ trước) và tham số còn lại biến thiên. Thông thường khi máy đo được vận hành ở chế độ tự động (autotune) máy đã tự động tìm ra các thông số tối ưu. Tuy nhiên, các tham số này được tối ưu hóa cho việc đo một khoảng rộng các số khối, còn trong quá trình đo ở khoảng số khối hẹp việc khảo sát các tham số hoạt động của plasma vẫn có ý nghĩa cần thiết để tăng cường độ tín hiệu của phép đo. Theo các kết quả đã khảo sát như trên ta có lựa chọn tham số hoạt động của plasma tối ưu khi xác định các đồng vị 64

Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn, 70Zn bằng máy ICP – MS elan 9000 như đã liệt kê trong bảng 2.1, trong đó các điều kiện đo khác nhau chỉ gồm: với phép đo đồng vị 66

Zn, 68Zn thì tốc độ khí nelbulizer là 0,9 L/phút và công suất máy phát cao tần là 1200W trong khi với phép đo các đồng vị 64

Zn 67Zn 70Zn thì hai chỉ số trên lần lượt là 0,6 L/phút và 1400 W.

3.1.2. Ảnh hƣởng của loại axit và nồng độ axit

Trong phương pháp phân tích ICP – MS, có thể dùng môi trường axit HNO3 hay HCl vì hai loại axit này dễ dàng hóa hơi, còn các axit khác như H2SO4, H3PO4 thường không được dung vì axit này hóa hơi rất kém. Các yếu tố của điều kiện môi trường phân tích như nước, khí mang argon và axit có thể tạo thành các mảnh đa nguyên tử, gây nên việc xác định một số đồng vị khi số khối m/z của chúng trùng nhau.

Với phép đo đồng vị kẽm có M/Z+

là 64, 66, 67, 68 và 70 thì trong các môi trường khác nhau, ảnh hưởng mảnh ion đa nguyên tử cản trở đến phép đo có thể kể đến là : các mảnh 32

S16O16O+ (nếu đo trong nền H2SO4), 48Ca16O+ nếu nền mẫu chứa nhiều thành phần khoáng, 31

P18O2H+ (nều đo trong nền có axit photphoric. Các mảnh ion của đa nguyên tử này trùng với phép đo đồng vị 64

Zn. Ngoài ra phép đo đồng vị 66

Zn+ sẽ bị ảnh hưởng bởi mảnh 31

P18O16OH+ [27]. Do vậy cần khảo sát bằng thực nghiệm về ảnh hưởng trực tiếp của nền mẫu đối với phép đo các đồng vị kẽm, đặc biệt và hai đồng vị 64Zn và 66

32

Hình 3.8. Ảnh hưởng trực tiếp của nền mẫu đối với phép đo đồng vị kẽm

Từ hình 3.8. Khảo sát ảnh hưởng của nền mẫu vào cường độ tín hiệu của phép đo Kẽm ta thấy được ảnh hưởng của Ca2+ nền axit H2SO4, HCl ,H3PO4 và HNO3 ảnh hưởng đến hai đồng vị và 66Zn đặc biệt là 64Zn còn các đồng vị 67

Zn 68

Zn 70Zn hầu như không ảnh hưởng Mặt khác, hầu hết các dung dịch chuẩn được pha trong môi trường axit HNO3. Như vậy HNO3 được chọn làm môi trường của dung dịch mẫu đo trong tất cả các thí nghiệm.

Để nghiên cứu sự phụ thuộc độ nhạy của phép đo vào nồng độ axit HNO3 của dung dịch mẫu, chuẩn bị dung dịch mẫu Zn trong môi trường axit HNO3 từ 0,5% đến 3% (đo ở các điều kiện tối ưu của plasma đã lựa chọn). kết quả được biểu diễn ở Hình 3.9.

33

Hình 3.9. Sự phụ thuộc cường độ tín hiệu của phép đo Zn vào nồng độ axit

Từ kết quả ở hình 3.9. Cho thấy sự ảnh hưởng của nồng độ axit HNO3 của dung dịch mẫu đến cường độ tín hiệu của phép đo kẽm là không đáng kể trong khoảng từ 0,5% đến 3%. Nhận thấy ở nồng độ axit HNO3 2% thì tín hiệu của tất