Extreme Herausforderungen an die Reinheit und Sauberkeit eines Labors für die Ultra-Spuren-Analytik

(Copyright: Montanuniversität Leoben)

Die Massenspektrometrie mit einem induktiv-gekoppelten Plasma (ICP-MS: inductively coupled plasma mass spectromtry) ist mittlerweile so empfindlich, das der Ultraspurenbereich unter einem ppt (parts per trillion; Teile pro Billion; ng/kg oder pg/g) erzielt werden kann. Damit man aber das Nachweisvermögen dieser Methode überhaupt ausschöpfen kann, muss das Analyselabor entsprechend ausgelegt werden, denn ein einziges Partikel aus der Umgebungsluft könnte schon die Analysenprobe so verunreinigen, dass das Ergebnis nicht mehr verwertet werden kann. Wie einfach Partikel vermieden werden können,  soll ein Beispiel aus dem Lehrstuhl für „Allgemeine und Analytische Chemie“ (AAC) der Montanuniversität in Leoben (MUL), Österreich, zeigen.(1)  Die MUL steht für kreislauforientierte Systeme und Materialforschung im Sinne von „Circular Engineering“ und ist bekannt als die „Rohstoffuniversität“ Österreichs. 

Nach der Berufung von Prof. Prohaska an den Lehrstuhl für AAC nach Leoben war eine umfassende Generalsanierung des Chemiegebäudes der MUL notwendig, denn es sollten u.a. Reinraumbedingungen geschaffen werden, um mehrere ICP-MS Geräte betreiben zu können. Die gewünschten Reinraumbedingungen konnten u.a. mit 8 Laminar Flow Boxen der Firma Spetec GmbH realisiert werden, sodass lokal eine Reinraumklasse (ISO 5) erzielt wurde. Bei dem präzisesten Gerät wird in der  handelt sich um ein hochauflösendes ICP-MS mit einer Multikollektor-Detektor-Anordnung, mit dem die Konzentration eines Elementes im ppt-Bereich und seine Isotopenzusammensetzung äußerst präzise bestimmt werden kann. Am Lehrstuhl AAC werden aktuell archäologische 7000 Jahre alte Artefakte einer Ausgrabung einer Siedlung in Niederösterreich (Asparn) mittels der Messung von Strontium-Isotopen (87Sr/86Sr) in Zähnen und Knochen untersucht und mit der Umgebung verglichen. Da Knochenfunde auf kriegerische Einwirkungen hinweisen, ist es die Frage, woher die Eindringlinge stammten und welche Handelsbeziehungen zur damaligen Zeit schon etabliert waren. Dazu müssen aus winzigen Probenmengen (kleinste Bohrlöcher aus Zähnen) Unterschiede im Isotopenverhältnis im ppm Bereich gemessen werden. Jede Verunreinigung muss deshalb vermieden werden, damit jahrtausendalte Spuren nicht verwischt werden.    

Die Firma Spetec GmbH verfügt über jahrzehntelange Erfahrung sowohl in der Atom-Spektroskopie als auch bei der Entwicklung und Anwendung von Reinraum- und Luftreinigungsanlagen für die analytische Chemie und konnte deshalb die geforderte Reinheit in den Laboren schnell und preiswert erzielen. 

(1) https://aach.unileoben.ac.at