激光消融ICP-MS成像可视化元素

激光烧蚀成像，即相对新的分析方法，具有在两个甚至三维中可视化固体样品内的感兴趣元素的分布。

将样品引入到元素分析仪通过激光烧蚀（LA）系统，其中，所述分析器通常是一个电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）。要素图像可以通过确保分析仪和激光消融系统的正确的同步记录在样品上的离散位置元件的信号而产生。LA-ICP-MS成像在生物很大程度上采用（例如，Becker等人，2010），地质（例如，乌维德等人2015），和医学研究（例如，兔等人2017）。

激光消融ICP-MS成像工作如何？

在实践层面上，激光消融ICP-MS成像是通过脉冲激光束在样品表面进行光栅化来实现的。采用高精度电机，在x、y、z方向移动样品工作台，工作台重复性优于1µm，激光束是固定的。固体样品的烧蚀通常使用深紫外激光(例如，193 nm)。激光光斑大小可以根据所需的空间分辨率进行调整。现代LA系统提供的现货尺寸降至1µm。

样品通过将激光脉冲烧蚀如果激光的能量密度（注量）超过特定阈值。由于烧蚀阈值是特定的样品，它是必要的激光能量密度为每个样品材料进行优化。消融过程需要的气密密封腔室内部的地方 - 消融细胞。载体气体（通常是氦气）洗涤的连续流出通过烧蚀产生出烧蚀细胞，用于后续传输的ICP的样品气雾。

然后，当通过高能ICP时，样品气溶胶雾化和电离。随后的离子通过主束光学和接口锥体从ICP转移到质量分析仪。通过使用反应/碰撞电池和能量过滤器可以从离子束中除去干扰物质。感兴趣的元素的强度由质量分析仪（扇区，四极或飞行时间）测量。这些信号强度取决于消融样品中这些元素的丰度。通过在熟悉的X，Y，Z坐标上重复在样品表面（二维）或样品体积内（三维）内的这种消融分析过程来产生元素贴图。

分辨率解析激光烧蚀成像

最近，有一种趋势是创建具有快速冲刷能力的激光消融细胞(Wang et al. 2013, VanMalderen et al. 2015, Gundlach-Graham和Günther 2016)。这些快速冲洗系统确保信号在几毫秒内被传输出消融细胞，而传统系统需要几秒钟。例如，通过使用众所周知的双体积单元，最小化载体管的内径，或者在气溶胶传输时引入额外的气体(如氩气)，可以实现更快的冲蚀。更快的冲蚀时间减少了分析所需的时间。此外，更快的冲刷与消融信号在到达ICP前的离散度较小有关，从而导致记录的MS数据中较高的信噪比。

为了有效地检测由快速冲洗消融小区到ICP-MS发送的短采样脉冲，有必要使用快速质量分析仪，特别是如果一个打算分析在单个脉冲多个元件。In contrast to, scanning mass analyzers (for instance, quadrupole or sector field) that sequentially measure individual elements, time-of-flight (TOF) mass analyzers, for example, those used in TOFWERK’s icpTOF, simultaneously measure all elements (Borovinskaya et al. 2013, Hendriks et al. 2017).

ICPTOF具有每33μs记录综合质谱的能力，使得短瞬态信号，如单个激光射击的气溶胶羽流，可以通过足够的时间分辨来测量。

快冲洗（低分散）和ICPTOF激光消融电池的组合允许点分辨，快速，多元素成像（Burger等，2017，Bussweiler等，2017）。该方法包括获取图像作为并排激光斑点的光栅。来自单个激光射击的信号的持续时间限制了可以触发激光的重复率，从而防止相邻点的信号重叠。由于冲洗时间是特定于样本的，因此必须在每次成像实验之前调整重复率。

结果表明，激光扫描速度(μ m/s)是光斑大小(μ m)和重复频率(s)的乘积^-1）.这种方法比连续扫描成像模式(连续信号进入ICP-MS)提供了相当大的好处。在…的情况下spot-resolved成像，“闭合实验”由每个像素表示，并且每个激光拍摄具有明确定义的坐标的图像中的多元素像素。这保留了样品表面的原始几何形状，并且显着降低了伪像的风险，例如涂抹。

进一步阅读

Becker, J.S., Zoriy, M., Matusch, A., Wu, B., Salber, D., Palm, C. and Becker, J.S., 2010. Bioimaging of metals by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA‐ICP‐MS). Mass spectrometry reviews, 29(1), pp.156-175.

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Wang, H.A., Grolimund, D., Giesen, C., Borca, C.N., Shaw-Stewart, J.R., Bodenmiller, B. and Günther, D., 2013. Fast chemical imaging at high spatial resolution by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry. Analytical chemistry, 85(21), pp.10107-10116.

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