Ultra-low background mass spectrometry for rare-event searches
Ultra-low background mass spectrometry for rare-event searches
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用于罕见事件搜索的超低背景质谱
DOI：
10.1016/j.nima.2017.10.014
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Dobson J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dobson J
电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)可以快速、高灵敏度地测定低本底稀有事件搜索实验候选材料中的痕量杂质，特别是原始放射性同位素238U和232Th。我们描述了伦敦大学学院专门的低背景筛查设施的设置和特征，我们在那里操作安捷伦7900电感耦合等离子体质谱仪。评估了试剂和载气纯度的影响，结果表明，两次蒸馏的Romil-Spatm级硝酸和零级Ar气体具有与Romil-Upatm级酸和研究级气体相似的灵敏度。提出了一种样品消解和U/Th浓度低至10pptg/g的样品分析的直接方法。这包括使用233U和230Th尖峰来校正一系列来源的信号损失，并通过消化和分析具有复杂样品矩阵的标准物质来验证238U和232Th的回收。最后，我们展示了两种样品制备和分析方法的分析方法和结果：一种是使用开放式消化技术的高灵敏度测量超纯钛，另一种是使用多酸混合物的封闭容器微波消解镍铬合金。
Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) allows for rapid, high-sensitivity determination of trace impurities, notably the primordial radioisotopes238U and232Th, in candidate materials for low-background rare-event search experiments. We describe the setup and characterisation of a dedicated low-background screening facility at University College London where we operate an Agilent 7900 ICP-MS. The impact of reagent and carrier gas purity is evaluated and we show that twice-distilled ROMIL-SpATM-grade nitric acid and zero-grade Ar gas delivers similar sensitivity to ROMIL-UpATM-grade acid and research-grade gas. A straightforward procedure for sample digestion and analysis of materials with U/Th concentrations down to 10 ppt g/g is presented. This includes the use of233U and230Th spikes to correct for signal loss from a range of sources and verification of238U and232Th recovery through digestion and analysis of a certified reference material with a complex sample matrix. Finally, we demonstrate assays and present results from two sample preparation and assay methods: a high-sensitivity measurement of ultra-pure Ti using open digestion techniques, and a closed vessel microwave digestion of a nickel–chromium-alloy using a multi-acid mixture.
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