(주)코리아사이언텍의 'icpTOF: 나노입자 분석 및 LA-ICP MS 분석에 가장 유리한 질량분석법'에 관한 세미나 내용은 다음과 같다.
순차분석 질량분석기(Sequential MS)와 비교되는 동시분석 질량분석기(Simultaneous MS)의 강점
그림 1. 순차분석 질량분석기와 동시분석 질량분석기의 비교
이온필터 원리의 순차분석 질량분석기[Sequential MS. 사중극자 질량분석기(Quadrupole MS)/마그네틱섹터질량분석기(Magnetic Sector)]는 특정 시간에 특정 m/Q를 가진 이온만 검출기에 도달하게 하는 방식으로 이온을 측정한다. 따라서, 순차분석 질량분석관의 스캔(Scan)에 한두 개 이온 외에 더 많은 이온의 분석을 위한 m/Q 값들을 배당하면 전체적으로 신호의 감도가 감소한다.(그림 1의 상단) 반면, 동시분석 질량분석기[Simultaneous MS. 비행시간 질량분석기(TOF. Time Of Flight MS)]에서 모든 이온들은 μsec 단위의 시간 동안 신호 감도의 감소 없이 모두 측정된다. 따라서 동시분석 질량분석기는 많은 종류의 이온을 분석할 때도 중요한 순간 정보를 놓치지 않는다.(그림 1의 하단)
순차분석 질량분석기와 구별되는 동시분석 질량분석기, 즉 icpTOF가 나노입자의 분석에 특히 유리하고(재래식 질량분석기와 마찬가지로 입자가 아닌 액상이온의 분석기능은 기본적으로 수행한다), 또 나노입자에 준하는 물질의 표면에서 레이저(Laser)로 어블레이션(Ablation) 된 입자의 분석에 절대적으로 유리한 이유는 기본적으로 위에서 설명한 원리에 기반한다.
나노입자(Nano Particle)의 분석 시, icpTOF MS의 강점
그림 2. 사중극자 질량분석기와 비행시간 질량분석기의 나노입자 분석 비교
나노입자의 원소 숫자가 늘어난 경우[합금(Alloy), 코어쉘 구조(Core-shell structure)들] 또는 인공으로 만든 나노입자가 높은 농도의 자연 입자 백그라운드 중에 있다면 사중극자/마그네틱섹터 질량분석기로는 분석이 불가능하나, icpTOF로는 분석이 가능하다.
그림 2의 좌측은 특정 나노입자를 90μsec의 드웰링(Dwelling) 시간으로 사중극자 질량분석기를 사용하여 측정한 것으로, 우측의 icpTOF를 사용한 경우에 비교해서, 4개 원소의 감도(Sensitivity)가 33배 줄어들어 있는 것을 비교해 볼 수 있다. 전체 질량 스펙트라(Full mass spectra)를 기준으로 하면, 76~270%의 차이가 난다.
이는 icpTOF의 경우, 90μsec 시간의 분해능으로 검출된 단일입자의 순간 신호(3개의 단일한 TOF 신호를 평균화)가 모두 감도에 기여하기 때문이다.
LA(Laser Ablation) 분석 시, 검출기로서의 icpTOF MS의 강점
그림 3. 사중극자 질량분석기와 비행시간 질량분석기의 LA(Laser Ablation)이미징 비교
그림 3의 우측 상단은 사중극자 질량분석기를 이용하여 만든 생체(쥐 신장. Rat kidney) 이미지로서, 스팟크기(Spot size): 50μm, 스캔속도(Scan speed): 100μm/s 그리고 3개의 분석원소를 지정하여 만든 것이다. 그림 3의 우측 하단은 같은 시료를 비행시간질량분석기를 이용하여, 스팟크기(Spot size): 20μm, 스캔속도(Scan speed): 200μm/s, 전체 질량 스펙트라(Full mass spectra) 획득, 고해상도(Higher pixel resolution) 조건으로 만든 이미지다. 보다 조밀한 스팟 단위로 보다 빠른 스캔속도를 적용하며, 보다 많은 종류의 원소를 데이터로 얻는 조건임에도 불구하고, 오히려 데이터 이미지는 더 고해상도인 것을 알 수 있다.
icpTOF의 정량성
그림 4. icpTOF를 이용하여 만든 검량선
icpTOF의 HW/SW에 적용된 발전된 기술들은 정량성(Quantification) 또한 보장하며, TOF MS 고유의 고분해능(High resolution)-정성(Qualification) 장비의 강점과 함께 높은 활용도를 기대케 한다. TOFWERK 모델의 'icpTOF S2, icpTOf R, icpTOF 2R'에 대한 상세한 내용은 Reference(참고자료)를 통하여 확인할 수 있다.
Reference(참고문헌): a. J. Anal. At Spectrom. 2017. 32 548-561 l 549 Comparison of reported ICPMS figured of merit to icpTOF
b. TOFWERK 2016. Multi-element detection of nanoparticles with icpTOF
c. RIKILT, The Netherlands, TOFWERK 2016. Quantifying the Multi-Element Composition of Single Nanoparticles with the icpTOF
d. The University of Muenster, TOFWERK 외 2016 High-Speed Elemental Imaging of Cisplatin-Perfused Tissue with laser Ablation-icpTOF
<2022 KOREA LAB 신제품·우수제품 발표 세미나 현장 사진>
Model Name(모델명): icpTOF S2, icpTOF R, icpTOF 2R
The Person in Charge(담당자): Hong Sungtae
Maker(제조사): TOFWERK
Country of Origin(원산지): Thun, Switzerland
Mail inquiry: hst@kst-i.co.kr
Data Services(자료제공): KoreaScientech, TOFWERK
<이 기사는 사이언스21 매거진 2022년 9월호에 게재 되었습니다.>
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