MC-ICP-MS Isotope Measurements with Direct Injection Nebulisation (d-DIHEN): Optimisation and Application to Boron in Seawater and Carbonate Samples

We report here an optimisation of the demountable direct injection high efficiency nebuliser (d-DIHEN) for isotopic measurements with a Neptune (ThermoFisher Scientific, Bremen, Germany) multi-collector inductively coupled plasma-mass spectrometer (MC-ICP-MS) and describe a method for boron isotopic ratio determination. With direct injection nebulisation 100% of the analyte was introduced into the ICP-MS plasma and wash times were drastically reduced for elements such as boron and thorium. Compared to the classical stable introduction system (SIS: double Scott/cyclonic spray chamber), sensitivity for boron was 2-5 times higher with d-DIHEN and wash times up to ten times shorter. Repeatability of 11B/10B sample-calibrator bracketing measurements reached 0.25 parts per thousand (2s) for seawater and coral samples. Method accuracy and reproducibility were tested on mixed reference solutions having delta 11B values in the ranges -90 to +40 parts per thousand and -2 to +2.5 parts per thousand, demonstrating our ability to distinguish delta 11B values with differences of only 0.25 parts per thousand. The international seawater reference material NRCC NASS-5 (National Research Council, Ottawa, Canada), analysed in different sessions over a 10-month period, yielded an average delta 11B value of +39.89 +/- 0.25 parts per thousand, in the upper range of previously published seawater values. A comparison between delta 11B determined by d-DIHEN MC-ICP-MS and positive-TIMS (P-TIMS) for four modern corals showed an excellent agreement (with bias of less than 0.4 parts per thousand).Nous presentons ici une optimisation du d-DIHEN (demountable direct injection high efficiency nebuliser) pour des mesures isotopiques avec le MC-ICP-MS Neptune (ThermoFisher Scientific, Bremen, Germany) et decrivons une methode de determination du rapport isotopique du bore. L'injection directe permet d'introduire 100% de l'echantillon dans un plasma d'ICP-MS et reduit de maniere drastique le temps de lavage d'elements comme B ou Th. En comparaison avec un systeme d'introduction classique (SIS, stable introduction system: chambre cyclonique doublee d'une chambre de Scott), la sensibilite du bore avec le d-DIHEN est 2 a 5 fois plus elevee et les temps de lavage jusqu'a 10 fois plus courts, la repetabilite des mesures de 11B/10B par encadrement de standards (calibrator bracketing) est de 0.25 parts per thousand (2s) pour des echantillons d'eaux de mer et de coraux. La justesse et la reproductibilite de notre methode ont ete testees avec des solutions de reference melangees tant sur la gamme de -90 a +40 parts per thousand (en delta 11B) qu'entre -2 et +2.5 parts per thousand, nous permettant de discriminer des delta 11B distants de seulement 0.25 parts per thousand. La determination du rapport 11B/10B pour le materiel de reference international d'eau de mer NRCC NASS-5 repetee pendant 10 mois nous conduit a proposer une valeur moyenne de +39.89 +/- 0.25 parts per thousand, dans la gamme superieure des valeurs d'eaux de mer de precedentes publications. Les valeurs de delta 11B determinees par MC-ICP-MS et d-DIHEN pour quatre coraux modernes sont en tres bon accord avec celles mesurees par P-TIMS (ecarts de moins de 0.4 parts per thousand).