Extreme uitdagingen voor de zuiverheid en netheid van een laboratorium voor ultra-sporenanalyse

(Copyright: Montanuniversiteit Leoben)

De massaspectrometrie met een inductief gekoppeld plasma (ICP-MS: inductively coupled plasma mass spectrometry) is inmiddels zo gevoelig dat ultrasporen onder een ppt (parts per trillion; delen per biljoen; ng/kg of pg/g) kunnen worden gedetecteerd. Om echter het detectievermogen van deze methode volledig te kunnen benutten, moet het analytische laboratorium dienovereenkomstig worden ingericht, want een enkel deeltje uit de omgevingslucht zou de analyseproef zodanig kunnen verontreinigen dat de resultaten niet meer bruikbaar zijn. Hoe eenvoudig deeltjes kunnen worden vermeden, wordt geïllustreerd door een voorbeeld van het Lehrstuhl für „Allgemeine und Analytische Chemie“ (AAC) van de Montanuniversität in Leoben (MUL), Oostenrijk. (1) De MUL staat voor circulair gerichte systemen en materiaalonderzoek in de zin van „Circular Engineering“ en is bekend als de „Rohstoffuniversität“ van Oostenrijk.

Na de benoeming van Prof. Prohaska aan de leerstoel voor AAC in Leoben was een uitgebreide algemene renovatie van het chemiegebouw van de MUL noodzakelijk, omdat onder andere cleanroom-omstandigheden moesten worden gecreëerd om meerdere ICP-MS-apparaten te kunnen bedienen. De gewenste cleanroom-omstandigheden konden onder andere worden gerealiseerd met 8 laminaire flow-kasten van het bedrijf Spetec GmbH, zodat lokaal een cleanroomklasse (ISO 5) werd bereikt. Het meest nauwkeurige apparaat is een hoogwaardig ICP-MS met een multikollector-detectoropstelling, waarmee de concentratie van een element in het ppt-bereik en de isotopensamenstelling uiterst precies kan worden bepaald. Aan het AAC worden momenteel archeologische artefacten van 7000 jaar oud, afkomstig uit een opgraving van een nederzetting in Niederösterreich (Asparn), onderzocht door middel van de meting van strontium-isotopen (87Sr/86Sr) in tanden en botten en vergeleken met de omgeving. Omdat botvondsten wijzen op oorlogshandelingen, rijst de vraag waar de indringers vandaan kwamen en welke handelsrelaties toen al waren opgebouwd. Hiervoor moeten verschillen in de isotopenverhouding in ppm-bereik worden gemeten uit kleine monsters (kleinste boorgaten uit tanden). Elke verontreiniging moet daarom worden vermeden, zodat eeuwenoude sporen niet worden uitgewist.

Het bedrijf Spetec GmbH beschikt over decennia ervaring in zowel atoomspectroscopie als in de ontwikkeling en toepassing van cleanroom- en luchtzuiveringsinstallaties voor de analytische chemie en kon daarom de vereiste zuiverheid in de laboratoria snel en kosteneffectief bereiken.

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