Il plasma è indotto dal flusso di Ar

(Plasma Accoppiato Induttivamente)
Questa sorgente viene utilizzata esclusivamente in emissione. Le
temperature raggiunte con il plasma sono dell’ordine di 6000-10000 K. La
maggior parte degli elementi non si ferma quindi all’atomizzazione ma
viene ionizzata allo stato di catione in genere monovalente. L’emissione
avviene tra uno stato eccitato ed un altro degli ioni prodotti.
6000 K
6800 K
8000 K
10000 K
Il campione viene introdotto come
aerosol fine o gas trasportato
attraverso il tubo più interno.
In ICP, una bobina di metallo
alimentata da un generatore di
radiofrequenze (RF) raffreddata
ad acqua, genera un intenso
campo magnetico.
Nel centro di questo avvolgimento è posta
la torcia che consiste di 3 tubi in quarzo
concentrici che contengono 3 flussi separati
di gas Ar. Il plasma è indotto dal flusso di
Ar. La ionizzazione del gas viene innescata
da una scintilla. Quando la scintilla passa
attraverso il gas, alcuni atomi di Ar vengono
ionizzati e i risultanti cationi ed elettroni
sono accelerati dal campo magnetico delle
radiofrequenze. Attraverso una serie di
collisioni tra le particelle cariche (Ar+ e
elettroni) e atomi di argon, si genera un
plasma stabile ad altissima temperatura.
Il flusso di Ar più esterno serve invece come gas di raffreddamento per proteggere il
quarzo dalla fusione. Il flusso di gas ausiliare, che passa nel tubo di mezzo, serve a
mantenere il plasma caldo lontano dall’estremità del capillare centrale di iniezione.
Rispetto a fiamma e ICP, il fornetto è più sensibile (LOD inferiori,
dell’ordine dei ng/ml (ppb)) e consente di analizzare piccole quantità di
campione, anche se la ripetibilità delle misure (quindi la precisione del
metodo) è inferiore.
L’atomizzazione viene effettuata mediante riscaldamento con resistenza
elettrica. Pochi µl di campione (10-20 µl) vengono iniettati, attraverso un
piccolo foro, in un tubicino di grafite dove vengono atomizzati per
riscaldamento programmato. Si imposta cioè un programma termico a
stadi successivi con temperature crescenti:
 Disidratazione del campione (100-150°C)
 Eliminazione grossolana della matrice (150-500°C)
 Incenerimento completo della matrice (500-1000°C)
 Atomizzazione dell’analita (~2000°C)
Esempio di programma termico
Riscaldamento longitudinale NO!
OSSERVAZIONI:
• La protezione dall’ossidazione della
grafite avviene tramite due correnti
di gas inerte (Argon), una esterna e
una
interna.
Quest’ultima
è
soppressa o ridotta durante la
atomizzazione per massimizzare il
tempo di residenza degli atomi nel
tubo.
• Il riscaldamento è trasversale al
tubicino di grafite: un riscaldamento
longitudinale provocherebbe un
gradiente di temperatura con
problemi di condensazione dei
vapori (e possibile inquinamento dei
campioni successivi).
Riscaldamento trasversale OK!
Il monocromatore è costituito da un reticolo dove le diverse componenti
della luce vengono diffratte ad angoli diversi. La sua orientazione dirige una
sola l verso la fenditura di uscita.
È posto dopo la cella del campione perché in questo modo elimina gran
parte dello spettro ampio emesso dall’atomizzatore caldo.
È comunque necessaria la sottrazione
del fondo dovuto all’atomizzatore alla l
analitica. La si effettua tramite un
chopper che fa arrivare al rivelatore
alternativamente l’emissione del solo
atomizzatore o quella della lampada +
quella dell’atomizzatore. Il segnale
analitico è la differenza.
Il rivelatore universalmente utilizzato e il
fotomoltiplicatore. È costituito da un catodo
fotoemettitore e da una successione di dinodi
a potenziale via via più positivo.
La radiazione colpisce il catodo
fotoemissivo il quale emette elettroni
primari che vengono accelerati verso il
primo dinodo. Per ogni elettrone che
arriva, il primo dinodo emette da 2 a 5
elettroni secondari che vengono
accelerati al secondo dinodo, causando
l’emissione di un numero ancora più
elevato di elettroni. Questo effetto a
cascata continua fino a che gli elettroni
vengono
raccolti
all’anodo.
Comunemente, un fotomoltiplicatore
può avere da 9 a 16 stadi: per ogni
fotone che colpisce il catodo vengono
complessivamente emessi da 106 a 107
elettroni. La corrente prodotta viene
elettronicamente amplificata e misurata.