Dokładne pomiary izotopów boru w otwornicach
Badania nad izotopami boru w próbkach rdzeniowych umożliwią dostrzeżenie zmian w atmosferycznym dwutlenku węgla (CO2) w okresach lodowcowych i międzylodowcowych. To z kolei pomoże w rozpoznaniu naturalnych źródeł i pochłaniaczy atmosferycznego CO2. Uczestnicy projektu z Universität Münster w Niemczech mierzyli ultraśladowe ilości izotopów boru w skorupkach otwornic (morskich pierwotniaków) pochodzących z próbek rdzeniowych, aby następnie zastosować modelowanie numeryczne. Do wykonania bardzo precyzyjnych pomiarów stosunku izotopowego zespół posłużył się rezonansowym laserowym spektrometrem masowym wtórnych cząstek neutralnych (ang. r-laser-SNMS). Próbkę stałą bombardowano silnie skupioną (50 nm średnicy) wiązką laserową wysokoenergetycznych jonów, a wybijane cząstki analizowano przy użyciu spektrometru masowego z pomiarem czasu przelotu. Ponieważ widmo energetyczne dyskretnych stanów wzbudzonych jest inne dla każdego pierwiastka, bardzo wartościową metodą wykrywania śladowych ilości pierwiastków w próbkach wieloskładnikowych jest analiza oparta na rezonansowej wielofotonowej jonizacja następczej (ang. Resonant Multiphoton Post-Ionisation, RMPI). Ponieważ spektrometr r-laser-SNMS jonizuje większość wybitych neutralnych atomów boru, na które mniejszy wpływ mają właściwości powierzchni, uzyskuje się większą dokładność pomiarów. Jedną z innowacji zastosowanych w badaniu była optymalizacja warunków doświadczalnych, która zapewniła stały i silny strumień neutralnych cząstek boru z kalcytowej powierzchni skorupek. Aby ją uzyskać, przy użyciu spektrometru r-laser-SNMS przeprowadzono szereg analiz różnych koncentracji boru w różnych warunkach. Aby jeszcze bardziej poprawić dokładność danych, można wprowadzić kilka dalszych modyfikacji. Mogą one polegać na zwiększeniu czasu analizy i częstotliwości powtarzania impulsów w cyklu. Dodatkowo użycie wysokoprądowego działa jonowego zwiększyłoby prąd jonów pierwotnych. Do zalet metody rezonansowo-laserowej należy zaliczyć znakomitą czułość, skuteczność i selektywność, a także ograniczenie efektu frakcjonowania i efektu macierzy. Ponadto integracja RMPI ze spektrometrią masową ToF umożliwia obrazowanie nanostruktur, w których ultraśladowe pierwiastki można wykrywać i oznaczać ilościowo za pomocą spektrometru r-laser-SNMS. Rozwiązania te mogą znaleźć zastosowanie także w biomedycynie, geologii i chemii. Generalnie opracowaną technologię można zastosować wszędzie tam, gdzie wymagana jest analiza i rozdzielczość na poziomie nanometrów.
