DE102006049638A1 - Verfahren und System zum Bestimmen und Quantifizieren von spezifischen Spurenelementen in Proben von komplexen Materien - Google Patents

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    • H01J49/0459Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components for solid samples
    • H01J49/0463Desorption by laser or particle beam, followed by ionisation as a separate step

Abstract

Ein System zum Bestimmen und Quantifizieren spezifischer Spurenelemente in Proben von komplexen Materialien, wobei das System eine an ein Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometer (FT-ICR-MS) (2) gekoppelte Laserablations-(LA)-Vorrichtung (1) mit einem Massenbereich von mindestens 2 bis 300 amu und eine Massenauflösung von mindestens 8000 für 300 amu umfaßt.

Description

  • ERFINDUNGSGEBIET
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Bestimmen und Quantifizieren spezifischer Spurenelemente in Proben von komplexen Materialien. Es versteht sich, daß der Ausdruck Elemente auch ihre Ionen und Isotope beinhaltet.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Die Analyse spezifischer Elemente in komplexen Materialien wie etwa biologischen Materialien, geologischen und Umweltproben hat jüngst in biochemischen und biotechnologischen Anwendungen, der Entwicklung fortgeschrittener Umwelttechnologie, Geotechnologie und in der biomedizinischen Diagnose hohes Interesse gefunden. Zu Beispielen zählen Bestimmungen spezifischer Elemente von modifizierten Proteinstrukturen wie etwa Phosphor und Schwefel in der Proteomik (Analyse von Proteinen), Übergangs- und Schwermetallen in Prozeduren der geologischen und Umweltanalyse und von biologischen und exogenen Metallen in toxikologischen Analysen.
  • Bei einer Reihe jüngerer Anwendungen wurde eine Kombination aus Laserablation (LA) oder thermischer Probendesorption, Element-ICP-(inductively coupled plasma – induktiv gekoppeltes Plasma)-Ionisation und Elementmassenspektrometrie (MS) verwendet. Beispielsweise werden bei biochemischen Anwendungen zur Proteomanalyse (kompletter Satz von Proteinen, der in einer Zelle oder einem Organismus vorliegt) Proteine durch Gelelektrophorese, z.B. aus Zellysat, unter Verwendung von Laserablation direkt aus Protein-Spots gesampelt. Das Probenmaterial wird durch die fokussierte Laserstrahlung verdampft oder vernebelt und mit Argon in die induktiv gekoppelte Plasmaionenquelle eines induktiv gekoppelten Plasmamassenspektrometers (ICP-MS) transportiert. Die resultierenden Ionen werden durch eine Grenzfläche in das Hochvakuum des Massenspektrometers geleitet und werden dort entsprechend ihres Masse-Ladungs-Verhältnisses getrennt und dann detektiert (wie z.B. Becker, J.S. et al.: "Determination of phosphorus and metals in human brain proteins after isolation by gel electrophoresis by laser ablation inductively coupled plasma source mass spectrometry" in Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2004, 19(1), 149–152).
  • Seit einiger Zeit sind Vierpol-Massenspektrometer in der ICP-MS verwendet worden, doch der Einsatz von Magnetsektor-Massenspektrometern ist wegen ihrer höheren Auflösung üblicher geworden.
  • Gegenwärtige Hauptprobleme bei der direkten Elementanalyse aus komplexen Materialien wie etwa Elementproteomik oder Metallomik (ähnlich zu Proteomik, beschäftigt sich aber mit Metallkonzentrationen und insbesondere mit ihrer Bindung an Proteine und andere Moleküle) sind Interferenzen von Hintergrundelementen wie etwa Phosphor in biologischen Materialien sowie eine unzureichende Separation von Element- und Isotopmassen und unzureichende Auflösung für eine Identifikation spezifischer Elemente.
  • Vierpol-Massenspektrometer weisen Auflösungen auf, die für die meisten Routineanwendungen ausreichen, aber nicht zur Analyse spezifischer Elemente ausreichen. Magnetsektor-Massenspektrometer, die in der ICP-MS üblicher geworden sind, können eine höhere Massenauflösung liefern, wodurch der Benutzer überlappende molekulare oder isobare Interferenzen von den relevanten elementaren Isotopen trennen kann. Abgesehen von der Tatsache, daß Magnetsektor-Massenspektrometer sehr teuer sind, reicht jedoch ihre Massenauflösung immer noch nicht für viele Anwendungen aus, die eine Auflösung einzelner Isotope erfordern, insbesondere wenn die Massen von Isotopen von verschiedenen Elementen zusammenfallen.
  • Exakte Elementquantifizierungen sind deshalb oftmals bei vorliegenden Analysen stark beeinträchtigt, in den meisten Fällen durch eine Überlappung von Metallionen aus dem biologischen oder chemischen Hintergrund.
  • Die Fourier-Transformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometrie (FT-ICR-MS) hat wegen ihrer Fähigkeit, Massenmessungen mit einer Kombination aus Auflösung und Genauigkeit vorzunehmen, die höher ist als jedes andere Massenspektrometer erhebliche Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Im gegenwärtigen Zustand der technologischen Entwicklung und Anwendung haben sich FT-ICR-MS-Instrumente auf dem Gebiet der Bioanalyse, Proteomik und Analyse anderer komplexer Mischungen völlig auf Anwendungen bei der biomolekularen Analyse unter Verwendung entsprechender spezifischer Ionisationsprozeduren wie etwa Elektrospray-Ionisation (ESI) und matrixunterstützte Laserdesorptionsionisation (MALDI) konzentriert. Bei MALDI wird ein Laser verwendet, um Probenmoleküle aus einer festen oder flüssigen Matrix zu desorbieren, die eine stark UV-absorbierende Substanz enthält. Bei ESI werden aus einer Kapillare in einem elektrischen Feld dispergierte stark geladene Tröpfchen verdampft, und entstandene Ionen werden in das Massenspektrometer gesaugt. Der Vorteil von ESI und MALDI ist ihre Fähigkeit, große Biomoleküle wie etwa Peptide und Proteine zu ionisieren, wodurch sich ESI- und MALDI-FT-ICR-MS besonders für die fortgeschrittene biomedizinische Analyse eignen.
  • Ein Beispiel eines Fourier-Transformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometers (FT-ICR-MS) ist in dem US-Patent Nr. 6,822,223 (Davis) mit dem Titel "Method, system and device for performing quantitative analysis using a FMTS" gezeigt, dessen Offenbarung durch Bezugnahme hier aufgenommen ist. Das bekannte FT-ICR-MS umfaßt eine Zelle für eingefangene Ionen, die innerhalb einer evakuierten Kammer enthalten ist und von einem homogenen statischen Magnetfeld durchdrungen wird. Die zu analysierende Probe wird in die Vakuumkammer und die Zelle für eingefangene Ionen zwischen den Magnetpolen und somit über das Magnetfeld gegeben. Innerhalb der Zelle für eingefangene Ionen können die entnommenen Moleküle von einem gesteuerten Elektronenstrahl, der durch die Zelle für eingefangene Ionen hindurchläuft, oder durch andere entsprechende Ionisationstechniken automatisch in geladene Ionen konvertiert werden. Das US-Patent Nr. 6,822,223 erwähnt eine Photonenquelle, chemischen Ionisierer, negativen Ionisierer, Elektronenionisation (EI), Elektrospray-Ionisation (ESI), MALDI, APCI (atmospheric pressure chemical ionization – chemische Ionisierung unter atmosphärischem Druck), FAB (fast atom bombardment – Bombardierung mit schnellen Atomen) und ICP. Alternativ können die Probenmoleküle außerhalb der Vakuumkammer durch eine beliebige von vielen verschiedenen Techniken hergestellt und entlang der Magnetfeldachse in die Kammer und die Zelle für eingefangene Ionen injiziert werden.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Bestimmen und Quantifizieren spezifischer Spurenelemente in Proben von komplexen Materialien mit hoher Auflösung zu gestatten.
  • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 definierte Laserablations-Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometer, das in Anspruch 2 definierte System bzw. das Verfahren nach Anspruch 5 gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungsformen des Systems und Verfahrens gemäß der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen spezifiziert.
  • Die Erfindung stellt somit ein Laserablations-Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometer (LA-FT-ICR-MS) zur Spurenelementanalyse bereit, wobei das Spektrometer einen Massenbereich von mindestens 2 bis 300 amu und eine Massenauflösung von mindestens 8000 für 300 amu aufweist.
  • Die Erfindung stellt weiterhin ein System zum Bestimmen und Quantifizieren spezifischer Spurenelemente in Proben von komplexen Materialien bereit, wobei das System eine an ein Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometer (FT-ICR-MS) gekoppelte Laserablations-(LA)-Vorrichtung mit einem Massenbereich von mindestens 2 bis 300 amu und eine Massenauflösung von mindestens 8000 für 300 amu umfaßt.
  • Schließlich stellt die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen und Quantifizieren von spezifischen Spurenelementen in Proben von komplexem Materialien bereit, wobei das Verfahren folgendes umfaßt: Sampeln des Materials mit Hilfe von Laserablation (LA) und Einleiten der Proben in ein Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometer (FT-ICR-MS) mit einem Massenbereich von mindestens 2 bis 300 amu und einer Massenauflösung von mindestens 8000 für 300 amu.
  • Die Anwendung der hochauflösenden FT-ICR-Massenspektrometrie gestattet vorteilhafterweise die Auflösung einzelner Isotope und liefert signifikante Vorteile, was die uneingeschränkte Bestimmung spezifischer Elemente von biologischem, geologischem und anderem Material gestattet; dies gilt insbesondere bei Proben, die mit hoher Hintergrundkontamination vorliegen.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfaßt das FT-ICR-MS eine in einer evakuierten Kammer enthaltene Zelle für eingefangene Ionen und ein Magnetsystem zum Liefern und Leiten eines homogenen statischen Magnetfelds durch die Zelle für eingefangene Ionen, wobei die Proben von der Laserablationsvorrichtung in die evakuierte Kammer und die Zelle für eingefangene Ionen entlang eines Wegs zwischen den Magnetpolen eingebracht und durch einen durch die Zelle für eingefangene Ionen hindurchtretenden Elektronenstrahl ionisiert werden. Somit werden Ionenprodukte aus der Laserablation durch das Magnetfeld des FT-ICR-MS eliminiert, und die durch die Laserablation produzierten (neutralen) Elementprodukte werden durch Elektronenionisation (EI) innerhalb des FT-ICR-MS direkt ionisiert.
  • Alternativ ist die Laserablationsvorrichtung an das FT-ICR-MS über eine ICP-(inductively coupled plasma)-Ionenquelle gekoppelt, wobei das FT-ICR-MS eine in einer evakuierten Kammer enthaltene Zelle für eingefangene Ionen und ein Magnetsystem zum Liefern und Leiten eines homogenen statischen Magnetfelds durch die Zelle für eingefangene Ionen umfaßt, wobei die von der ICP-Ionenquelle kommenden Proben entlang der Magnetfeldachse in die Kammer und die Zelle für eingefangene Ionen injiziert werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung eingehender beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines LA-FT-ICR-MS;
  • 2 ein vereinfachtes Diagramm eines Ausführungsbeispiels einer Zelle für eingefangene Innen eines FT-ICR-MS und
  • 3 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines LA-ICP-FT-ICR-MS.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • 1 zeigt in einem schematischen Blockdiagramm ein Ausführungsbeispiel eines LA-FT-ICR-MS, das eine Laserablations(LA)-Vorrichtung 1 zeigt, die über ein Dreiwegeventil 3 an ein Fourier-Transformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometer (FT-ICR-MS) 2 gekoppelt ist. Die LA-Vorrichtung 1 umfaßt eine Probenkammer 4, die eine Probe 5 aus komplexem Material wie etwa biologischem Material enthält. Die Probe 5 kann aus Protein-Spots bestehen, die durch zweidimensionale Gelelektrophorese von Zellysat separiert worden sind. Die Probenkammer 4 ist auf einem Probentisch 6 befestigt, der in x- und y-Richtung parallel verschoben werden kann. Die Probe 5 wird mit Hilfe eines einstellbaren Lasers 7 und eines Überwachungssystems, das eine Kamera 8 und einen Monitor 9 umfaßt, genau eingestellt. Der Laser 7 erzeugt einen gepulsten Laserstrahl 10, der mit Hilfe eines Optiksystems 11 auf ausgewählte einzelne der mehreren Protein-Spots fokussiert wird. Der Probentisch 6, der Laser 7, die Kamera 8, der Monitor 9 und das Optiksystem 11 werden von einem nicht gezeigten Steuercomputer gesteuert. In Folge des Auftreffens des Laserstrahls 10 wird Material von der Oberfläche der Probe 5 abgetragen und breitet sich in die Probenkammer 4 aus. Das abgetragene Material wird von der Oberfläche der Probe 5 abgetragen und von einem Strom aus inertem Trägergas 12 wie etwa einem Argon- oder Stickstoffstrom transferiert. Eine Spritzenpumpe 12, die an das Dreiwegeventil 3 angeschlossen ist und von einem Schrittmotor 13 betätigt wird, zieht das abgetragene Material zusammen mit einem Trägergas 14 wie etwa Argon oder Stickstoff aus der Probenkammer 4 ab und transferiert sie zu dem FT-ICR-MS 2 zur Detektion von Spurenelementen wie etwa Phosphor, Schwefel, Selen, Silizium oder Metallen in der abgetragenen Probe.
  • Das FT-ICR-MS 2 umfaßt eine Vakuumkammer 15, die von einer entsprechenden Pumpeinrichtung 16 wie etwa einer Ionenpumpe evakuiert wird. Die Vakuumkammer 15 enthält eine Zelle 17 für eingefangene Ionen, deren Funktion später beschrieben wird. Die Vakuumkammer 15 befindet sich innerhalb eines Permanentmagneten 18, der ein homogenes statisches Magnetfeld 19 über der Abmessung der Zelle 17 für eingefangene Ionen auferlegt. Die zu analysierende Probe wird in die Vakuumkammer 15 und die Zelle 17 für eingefangene Ionen entlang eines Wegs zwischen den Magnetpolen 18a, 18b durch ein Gasphasenprobeneinleitungssystem 20 eingebracht, wodurch das Probenvolumen von einem Benutzer oder automatisch eingestellt werden kann. Die gesampelten Moleküle werden innerhalb der Zelle 17 für eingefangene Ionen automatisch von einem gesteuerten Elektronenstrahl 21 in geladene Ionen konvertiert, der in einer Richtung parallel zu der Magnetfeldachse durch die Zelle 17 für eingefangene Ionen hindurchtritt.
  • Das FT-ICR-MS 2 ist bevorzugt ein SIEMENS QUANTRA-MS mit einem 1-T-Permanentmagneten, der eine hohe Massenauflösung von Isotopen über den ganzen Bereich der Elementanalyse liefert. Der Massenbereich erstreckt sich mindestens von 2 bis 300 amu mit einer Massenauflösung von mindestens 8000, bevorzugt 10000, für 300 amu (die Massenauflösung ist bei 2 amu von Natur aus höher und etwa 400000) wodurch Interferenzen vermieden werden, wenn zwei Elemente oder Isotopen eine sehr ähnliche Masse aufweisen.
  • 2 ist ein vereinfachtes Diagramm eines Ausführungsbeispiels der Zelle 17 für eingefangene Ionen, deren Funktion nachfolgend beschrieben wird.
  • Wenn ein Gasphasenion bei niedrigem Druck einem gleichförmigen statischen Magnetfeld ausgesetzt wird, kann das resultierende Verhalten des Ions durch die Größe und Orientierung der Ionengeschwindigkeit bezüglich des Magnetfelds bestimmt werden. Wenn eine Komponente der Ionengeschwindigkeit senkrecht zu dem angelegten Feld vorliegt, erfährt das Ion eine Kraft, die senkrecht sowohl zu der Geschwindigkeitskomponente als auch dem angelegten Feld verläuft. Diese Kraft führt zu einer kreisförmigen Ionenbahn, die als Ionenzyklotronbewegung bezeichnet wird. Bei Abwesenheit irgendwelcher anderer Kräfte auf das Ion ist die Winkelfrequenz dieser Bewegung eine einfache Funktion der Ionenladung, der Ionenmasse und der Stärke des Magnetfelds. Die Funktion ist gegeben durch ω = qB/m, wobei ω die Winkelfrequenz, q die Ionenladung, B die Stärke des Magnetfelds und m die Ionenmasse darstellt. Das FT-ICR-MS kann diese fundamentale Beziehung ausnutzen, um die Masse von Ionen zu bestimmen, indem eine Zyklotronbewegung mit großer Amplitude induziert und dann die Frequenz der Bewegung bestimmt wird.
  • Die zu analysierenden Ionen 22 werden erst mit minimaler senkrechter (radialer) Geschwindigkeit und Dispersion in das Magnetfeld 19 eingeleitet. Die durch das Magnetfeld 19 induzierte Zyklotronbewegung kann eine radiale Einschränkung der Ionen 22 bewirken; eine Ionenbewegung parallel zur Achse des Felds 19 wird jedoch in der Regel durch ein Paar einfangende Elektroden 23a, 23b beschränkt. Diese einfangenden Elektroden 23a, 23b bestehen in der Regel aus einem Paar paralleler Platten, die senkrecht zu der Magnetachse orientiert und an gegenüberliegenden Enden der axialen Abmessung der anfänglichen Ionenpopulation angeordnet sind. Diese einfangenden Elektroden 23a, 23b werden auf einem Potential gehalten, das das gleiche Vorzeichen wie die Ladung der Ionen 22 aufweist und von ausreichender Größe ist, um eine axiale Beschränkung der Ionen 22 zwischen dem Elektrodenpaar zu bewirken.
  • Die eingefangenen Ionen 22 werden dann einem elektrischen Feld ausgesetzt, das senkrecht zu dem Magnetfeld 19 verläuft und mit der Zyklotronfrequenz der zu analysierenden Ionen 22 schwingt. Dieses elektrische Feld wird in der Regel erzeugt durch Anlegen entsprechender Differentialpotentiale an ein zweites Paar von Parallelplatten-Erregungselektroden 24a, 24b, die parallel zu der Magnetachse orientiert und an gegenüberliegenden Seiten der radialen Abmessung der anfänglichen Ionenpopulation angeordnet sind.
  • Wenn Ionen 22 von mehr als einer Molekülmasse analysiert werden sollen, wird die Frequenz des schwingenden elektrischen Felds über einen entsprechenden Frequenzbereich geführt oder kann aus einer entsprechenden Mischung individueller Frequenzkomponenten bestehen. Wenn die Frequenz des schwingenden Felds der Zyklotronfrequenz für eine gegebene Ionenmasse entspricht, erfahren alle der Ionen 22 dieser Masse eine Resonanzbeschleunigung durch das elektrische Feld, und der Radius ihrer Zyklotronbewegung nimmt zu.
  • Während dieser Resonanzbeschleunigung ist die anfängliche radiale Dispersion der Ionen im wesentlichen unverändert. Die erregten Ionen 22 bleiben im allgemeinen auf dem Umfang des neuen Zyklotronorbit zusammen gruppiert, und in dem Ausmaß, daß die Dispersion relativ zu dem neuen Zyklotronradius klein ist, wird ihre Bewegung zueinander in Phase oder kohärent sein. Wenn die anfängliche Ionenpopulation aus Ionen 22 von mehr als einer Molekülmasse besteht, kann der Beschleunigungsprozeß zu Ionenbündeln mehrerer Massen führen, die jeweils von einer Masse sind und sich mit ihrer jeweiligen Zyklotronfrequenz im Umlauf befinden.
  • Die Beschleunigung wird fortgesetzt, bis der Radius des Zyklotronorbits die Ionen 22 nahe genug an eine oder mehrere Detektionselektroden 25a, 25b bringt, damit es zu einer Induktion detektierbarer Bildströme an den Elektroden kommt. Diese Detektionselektroden 25a, 25b bestehen in der Regel aus einem dritten Paar von Parallelplattenelektroden, die auf gegenüberliegenden Seiten der radialen Abmessung der anfänglichen Ionenpopulation angeordnet und senkrecht sowohl zu den Erregungselektroden 24a, 24b als auch den Einfangelektroden 23a, 23b angeordnet sind. Somit können die drei Paare von Parallelplattenelektroden, die für das Ioneneinfangen, die Erregung und die Detektion verwendet werden, zueinander senkrecht stehen, und zusammen können sie eine geschlossene kastenartige Struktur bilden, die als die Zelle 17 für eingefangene Ionen bezeichnet wird. Andere Zellendesigns sind möglich, einschließlich beispielsweise zylindrische Zellen.
  • Die in den Detektionselektroden 25a, 25b induzierten Bildströme werden verstärkt (Verstärker 26) und digitalisiert (Analog-Digital-Umsetzer 27). Da die Bildströme Frequenzkomponenten von allen Masse-Ladungs-Verhältnissen der Ionen enthalten, werden diese Frequenzen durch eine Fourier-Transformation (FFT-Einheit 28) extrahiert, die das Zeitbereichssignal (Bildströme) in ein Frequenzbereichssignal (das Massenspektrum) konvertiert.
  • 3 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines LA-ICP-FT-ICR-MS. Im Gegensatz zu der in 1 gezeigten Ausführungsform sind die Laserablationsvorrichtung 1 und das nachgeschaltete Ventil 3 und Spritzenpumpe 13 über eine ICP-(inductively coupled plasma)-Ionenquelle (Brenner) 29 an das FT-ICR-MS 2 gekoppelt. Hier wird die Probenwolke in atomare Spezies dissoziiert, und die Atome werden ionisiert. Die von dem ICP-Brenner 29 kommenden ionisierten Proben werden in die Kammer 15 und die Zelle 17 für eingefangene Ionen des FT-ICR-MS 2 entlang der Magnetfeldachse injiziert, so daß die ionisierten Proben von dem Magnetfeld 19 nicht beeinflußt werden. Dazu ist der externe ICP-Brenner 29 mit einer vierpoligen Fokussiereinheit und einer Skimmer-Apertur-Ionenoptik 30 am oberen Einlaßsystem des FT-ICR-MS 2 im Austausch für den EI-Faden des in 1 gezeigten MS-Instruments angebracht.
  • Das Massenspektrometer, das System und das Verfahren gemäß der Erfindung eigenen sich insbesondere, aber nicht nur, für:
    Bestimmung und Quantifizierung von Phosphor, Schwefel, Selen und anderen relevanten Elementen in posttranslational modifizierten Proteinen und Proteinkomplexen;
    spezifische Quantifizierungen von Phosphor, Schwefel und anderen organischen Elementen in Proteinen;
    direkte massenspektrometrische Bestimmung und Quantifizierung von Metallionen in biologischen Proben;
    quantitative Elementbestimmungen in pathophysiologischen Proteinformen (z.B. in angesammeltem Plaque-Material bei Alzheimer-Krankheit);
    Identifikation und Quantifizierung von Metallionen in Nukleinsäuren (DNA; RNA) in Zellmaterial;
    Elementbestimmungen wie oben beschrieben in Umwelt- und geologischen Proben;
    topologische Bestimmung von Elementen ("Element-Bildgebung") in biologischen und Umweltstrukturen wie etwa Zellverteilungen und
    Elementbestimmungen in topologischen Verteilungen von Umwelt- und geologischen Mikrostrukturen.

Claims (7)

  1. Laserablations-Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometer (LA-FT-ICR-MS) zur Spurenelementanalyse, wobei das Spektrometer einen Massenbereich von mindestens 2 bis 300 amu und eine Massenauflösung von mindestens 8000 für 300 amu aufweist.
  2. System zum Bestimmen und Quantifizieren spezifischer Spurenelemente in Proben (5) von komplexen Materialien, wobei das System eine an ein Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometer (FT-ICR-MS) (2) gekoppelte Laserablations-(LA)-Vorrichtung (1) mit einem Massenbereich von mindestens 2 bis 300 amu und eine Massenauflösung von mindestens 8000 für 300 amu umfaßt.
  3. System nach Anspruch 2, wobei das FT-ICR-MS (2) eine in einer evakuierten Kammer (15) enthaltene Zelle (17) für eingefangene Ionen und ein Magnetsystem (18) zum Liefern und Leiten eines homogenen statischen Magnetfelds (19) durch die Zelle (17) für eingefangene Ionen umfaßt, wobei die Proben von der Laserablationsvorrichtung (1) in die evakuierte Kammer (15) und die Zelle (17) für eingefangene Ionen entlang eines Wegs zwischen den Magnetpolen (18a, 18b) eingebracht und durch einen durch die Zelle (17) für eingefangene Ionen hindurchtretenden Elektronenstrahl (21) ionisiert werden.
  4. System nach Anspruch 2, wobei die Laserablationsvorrichtung (1) an das FT-ICR-MS (2) über eine ICP-(inductively coupled plasma)-Ionenquelle (29) gekoppelt wird und wobei das FT-ICR-MS eine in einer evakuierten Kammer (15) enthaltene Zelle (17) für eingefangene Ionen und ein Magnetsystem (18) zum Liefern und Leiten eines homogenen statischen Magnetfelds (19) durch die Zelle (17) für eingefangene Ionen umfaßt, wobei die von der ICP-Ionenquelle (29) kommenden Proben entlang der Magnetfeld achse in die Kammer (15) und die Zelle (17) für eingefangene Ionen injiziert werden.
  5. Verfahren zum Bestimmen und Quantifizieren von spezifischen Spurenelementen in Proben von komplexem Materialien, umfassend: Sampeln des Materials mit Hilfe von Laserablation (LA) und Einleiten der Proben in ein Fouriertransformations-Ionenzyklotronresonanz-Massenspektrometer (FT-ICR-MS) mit einem Massenbereich von mindestens 2 bis 300 amu und einer Massenauflösung von mindestens 8000 für 300 amu.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin umfassend: Leiten eines homogenen statischen Magnetfelds (19) durch eine eine Zelle (17) für eingefangene Ionen enthaltene evakuierte Kammer (15) des FT-ICR-MS (2), Einleiten der durch Laserablation erhaltenen Proben in die evakuierte Kammer (15) und die Zelle (17) für eingefangene Ionen entlang eines Wes zwischen den Magnetpolen (18a, 18b) und Leiten eines Elektronenstrahls (21) durch die Zelle (17) für eingefangene Ionen zum Ionisieren der Proben.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin umfassend: Ionisieren der durch Laserablation erhaltenen Proben mit Hilfe eines induktiv gekoppelten Plasmas (ICP), Leiten eines homogenen statischen Magnetsfelds (19) durch eine evakuierte Kammer (15) des FT-ICR-MS, eine Zelle (17) für eingefangene Ionen enthaltend, und Injizieren der ionisierten Proben in die Kammer (15) und die Zelle (17) für eingefangene Jonen entlang der Magnetfeldachse.
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