Trong phân tích nguyên tố bằng ICP-MS (Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry), độ nhạy không phải là yếu tố duy nhất quyết định chất lượng kết quả. Điều thực sự tạo nên khác biệt nằm ở khả năng loại bỏ nhiễu phổ (spectroscopic interferences), đặc biệt là các ion đa nguyên tử sinh ra từ plasma hoặc nền mẫu (ArO⁺, ArCl⁺, CaO⁺…).
Chính vì vậy, các hãng sản xuất ICP-MS đã liên tục phát triển các buồng phản ứng/va chạm (CRC – Collision/Reaction Cell) với mục tiêu xử lý nhiễu một cách hiệu quả, nhanh và ổn định. Trong số đó, Analytik Jena nổi bật với công nghệ iCRC (integrated Collision Reaction Cell) trong ICP-MS thiết kế thông minh tích hợp trực tiếp ngay sau skimmer cone, giúp loại bỏ nhiễu trước khi ion đi vào hệ ion optics, mang lại độ nhạy và ổn định vượt trội.
TẦM QUAN TRỌNG CỦA CÔNG NGHỆ iCRC TRONG ICP-MS
ICP-MS là kỹ thuật có độ nhạy cực cao, nhưng lại dễ bị nhiễu bởi ion đa nguyên tử sinh ra từ plasma (Ar, O, Cl, N) hoặc nền mẫu.
Ví dụ:
- ArCl⁺ gây nhiễu cho ⁷⁵As⁺,
- ArO⁺ gây nhiễu cho ⁵⁶Fe⁺,
- CaO⁺ ảnh hưởng đến ⁵²Cr⁺.
Công nghệ iCRC trong ICP-MS của Analytik Jena được phát triển để loại bỏ những ion này ngay sau khi rời plasma, đảm bảo kết quả phân tích chính xác ở mức ppt hoặc thấp hơn.
>>> Xem thêm: Hệ Thống Khối Phổ Plasma Ghép Cặp Cảm Ứng ICP-MS
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA iCRC TRONG ICP-MS
iCRC hoạt động bằng cách bơm khí He hoặc H₂ trực tiếp qua đầu skimmer cone, tại nơi mật độ plasma còn cao. Tại đây, 2 cơ chế xảy ra:
- Với H₂ (Reactive mode): xảy ra phản ứng trao đổi proton hoặc electron, biến ion nhiễu (như Ar₂⁺, ArCl⁺) thành các ion không gây nhiễu (ArH⁺, H₃⁺).
- Với He (Collision mode): năng lượng va chạm làm vỡ liên kết các ion đa nguyên tử (như ClO⁺), loại bỏ nhiễu mà không phản ứng với ion phân tích.
Điểm khác biệt:
Khác với các hệ thống ICP MS của các hãng khác, hầu hết đặt CRC sau ion optics và cần điều chỉnh điện thế/khối áp suất riêng cho từng nguyên tố – iCRC của Analytik Jena đặt ngay ở vùng chân không đầu tiên. Nhiễu được xử lý sớm, không xâm nhập vào hệ ion, giúp:
- Giảm nguy cơ nhiễm bẩn buồng phân tích
- Không cần tối ưu điện thế cell cho từng nguyên tố
- Không cần vệ sinh cell định kỳ
- Chuyển đổi nhanh giữa chế độ có/không khí trong vài giây, nhờ hệ chân không công suất cao.
ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ iCRC TRONG ICP-MS
- Xác định As, Se, Cr, V trong máu, huyết thanh, nước tiểu với ma trận phức tạp mà không cần thay đổi phương pháp giữa các loại mẫu sinh học
- Phát hiện As, Se, Pb, Cd, Fe ở mức ppt trong nước thải, bùn, hoặc đất có nồng độ Cl⁻ cao.
- Xác định kim loại vết trong muối, nước tương, dầu ăn, mẫu chứa NaCl cao.
- Phân tích kim loại kiềm và kiềm thổ trong mẫu chứa matrix hữu cơ (dầu, polymer).
So với chế độ “no gas”, iCRC giảm giới hạn phát hiện As từ 20 ng/L xuống <0.6 ng/L, Fe từ 4000 ng/L xuống <2 ng/L, và Se từ 400 ng/L xuống chỉ 2 ng/L. Đồng thời, RSD tín hiệu trong nền 1000 mg/L NaCl chỉ ~5% sau 5 giờ – minh chứng độ ổn định cao của hệ.
KẾT LUẬN
Thay vì tập trung vào “xử lý nhiễu sau khi đã hình thành”, iCRC chọn cách ngăn ngừa ngay từ đầu, giúp phân tích nguyên tố vết đạt giới hạn phát hiện thấp, độ tin cậy cao và vận hành ổn định lâu dài, yếu tố ngày càng quan trọng trong các phòng thí nghiệm hiện đại.
CÂU HỎI THƯỜNG GẶP VỀ CÔNG NGHỆ iCRC TRONG ICP-MS
Cell truyền thống (như ORS, CCT) nằm sau hệ ion optics, nghĩa là ion gây nhiễu đã đi qua một phần hệ thống trước khi bị xử lý. Trong khi đó, iCRC được tích hợp ngay tại vùng skimmer, nơi mật độ plasma còn cao. Điều này giúp giảm nhiễu từ gốc, tránh bám bẩn hệ ion, và tăng độ ổn định của tín hiệu theo thời gian.
Cả hai chế độ có thể chuyển đổi trong vài giây, rất tiện khi chạy nhiều nguyên tố trong cùng một phương pháp.
- He mode: dùng cho nhiễu do va chạm vật lý (ClO⁺, CaO⁺, ArO⁺) – phá vỡ ion nhiễu nhờ chênh lệch động năng.
- H₂ mode: dùng cho nhiễu hóa học (ArCl⁺, Ar₂⁺) – phản ứng tạo ion trung tính hoặc nhẹ hơn.
Mẫu chứa muối (NaCl, KCl) sinh nhiều ion nhiễu như ArCl⁺, NaAr⁺. Trong chế độ H₂, iCRC phá vỡ các ion này, giúp xác định chính xác As, Se, V, Cr ở nền Cl⁻ cao đến 1000 mg/L NaCl. Thử nghiệm cho thấy RSD < 5% trong 5 giờ liên tục, chứng tỏ tính ổn định vượt trội.
Việc tích hợp iCRC gần skimmer cone giúp tăng hiệu suất truyền ion, do áp suất và dòng khí tối ưu ngay từ đầu. Hệ thống chân không mạnh và đường ion ngắn của PlasmaQuant MS giúp ion phân tích di chuyển nhanh, hạn chế tán xạ, giữ độ nhạy cao và tín hiệu ổn định.
Một điểm mạnh của Analytik Jena là khả năng bật/tắt iCRC linh hoạt, với thời gian chuyển đổi < 5 giây. Điều này cho phép phân tích nhanh xen kẽ giữa các nguyên tố “no gas” (như Li, Na, K) và nguyên tố cần xử lý nhiễu (As, Se, Fe) trong cùng một phương pháp tiết kiệm thời gian và khí.
2H INSTRUMENT CUNG CẤP HỆ THỐNG KHỐI PHỔ PLASMA GHÉP CẶP CẢM ỨNG ICP-MS UY TÍN – HÀNG ĐẦU
2H Instrument là đại diện chính hãng của Analytik Jena (Đức) tại Việt Nam, chuyên cung cấp thiết bị phân tích kim loại nặng, nguyên tố và hợp chất hữu cơ cho các lĩnh vực môi trường, thực phẩm, nước, y tế và nghiên cứu khoa học.
Với đội ngũ kỹ sư chuyên nghiệp và giàu kinh nghiệm, 2H Instrument cam kết tư vấn – đào tạo – bảo trì toàn diện, giúp khách hàng đạt hiệu quả cao nhất trong phân tích và vận hành thiết bị.
Tác giả: Th.S Đỗ Thị Bình Minh
