INSTRUMENTACIÓN 1. SISTEMAS DE INTRODUCCIÓN DE MUESTRAS 2. FUENTE DE IONES. PLASMA 3. INTERFASE 4. OPTICA IONICA 5. ANALIZADORES 6.

Transcripción

1 INSTRUMENTACIÓN 1. SISTEMAS DE INTRODUCCIÓN DE MUESTRAS 2. FUENTE DE IONES. PLASMA 3. INTERFASE 4. OPTICA IONICA 5. ANALIZADORES 6. DETECTORES

2 1. SISTEMAS DE INTRODUCCIÓN DE MUESTRAS LA ELECCIÓN DEL SISTEMA DE INTRODUCCIÓN DE MUESTRAS DEPENDE DE: Estado físico de la muestra Matriz de la muestra (interferencias) Orden de concentración de los elementos Precisión y exactitud requeridas Cantidad de muestra disponible Posible deterioro del equipo por presencia de sustancias corrosivas

3 1. SISTEMAS DE INTRODUCCIÓN DE MUESTRAS 1. Muestras líquidas. Método convencional 2. Muestras sólidas. Específico. Gran inversión Ablación Láser 3. Muestras gaseosas. Generación de hidruros Cromatografía gaseosa Método más eficaz de introducción de muestras INTERFERENCIAS SENSIBILIDAD

4 INTRODUCCIÓN DE MUESTRAS LÍQUIDAS La muestra debe ser introducida en forma de aerosol NEBULIZADOR Las gotas del aerosol deben ser < 10µm CÁMARA DE NEBULIZACIÓN

5 NEBULIZADORES FUNCIÓN DE UN NEBULIZADOR TRANFORMAR LA MUESTRA LÍQUIDA EN AEROSOL Por qué un aerosol? La muestra está en un estado en el que puede ser transportada eficazmente a la célula de atomización o Plasma En este estado se permite la rápida evaporación del disolvente El analito se encuentra en forma de partículas muy pequeñas para sufrir vaporización, atomización y/o excitación durante el breve tiempo que emplea en atravesar el plasma

6 PROCESO DE NEBULIZACIÓN: Transformación de un volumen de líquido en un conjunto de gotas suspendidas en un gas. Para ello es necesario aportar energía SISTEMAS DE NEBULIZACIÓN 1. Nebulización neumática. Aporte de energía cinética Flujo concéntrico Flujo cruzado Flujo paralelo 2. Nebulización ultrasónica. Aporte de energía ultrasónica

7 NEBULIZADORES 1. Nebulizador neumático Flujo concéntrico Flujo cruzado Flujo paralelo 2. Nebulizador ultrasónico

8 NEBULIZADORES 1. Nebulizador neumático. El aerosol se genera como consecuencia de la interacción entre una corriente líquida y otra gaseosa Flujo concéntrico Flujo cruzado Flujo paralelo

9 NEBULIZADORES NEUMÁTICOS FLUJO CONCÉNTRICO FLUJO CRUZADO FLUJO PARALELO Autoalimentable Bajo contenido salino Obturación del capilar Bajo caudal de gas de nebulización Caudal de muestra ml/min Buenas precisiones No autoalimentable Mayor contenido salino Mayores caudales de gas de nebulización de aspiración de muestra EFICACIA: 1-2 % No se obstruyen Dificultad en optimizar la posición

10 NEBULIZADOR ULTRASÓNICO Un voltaje oscilante es aplicado a un cristal cerámico piezoeléctrico. Se inducen oscilaciones en el cristal produciendo una onda que se transmite al líquido que está sobre la superficie del cristal provocando la inestabilidad en el mismo y la ruptura del líquido en aerosol. VENTAJAS LOD mejorados Eficacia 10-20% Mayor homogeneidad de gotas INCONVENIENTES Necesario un sistema de desolvatación Mayor tiempo de lavado entre muestras Elevado coste Aumenta la señal de fondo Adecuado para matrices sencillas Mayor consumo de muestra

11 CAMARAS DE NEBULIZACIÓN Nebulizadores: Producen aerosoles con una distribución muy amplia de tamaño de gota µm. Aerosol polidisperso no adecuado. Cámara de nebulización: Actúa como un filtro de tamaños y velocidades de gotas. Resultado: Aerosol con un tamaño de gota de 1-7µm y pequeños gradientes de velocidad entre gotas

12 CÁMARAS DE NEBULIZACIÓN Tipo ciclón Doble paso Paso simple

13 CÁMARAS DE NEBULIZACIÓN Doble paso Paso simple Tipo ciclón Recorrido largo: - Favorece la evaporación del disolvente - Gran volumen muerto - Efectos de memoria - Tiempos de lavado altos Recorrido más corto: - Gotas de mayor tamaño al plasma - Mayor señal analítica - Menor precisión - Adecuadas para nebulizadores que producen aerosoles finos Entrada tangencial a la pared Tiempos de lavado cortos

14 INSTRUMENTACIÓN 1. SISTEMAS DE INTRODUCCIÓN DE MUESTRAS 2. FUENTE DE IONES. PLASMA 3. INTERFASE 4. OPTICA IONICA 5. ANALIZADORES 6. DETECTORES

15 2. FUENTE DE IONES. PLASMA GAS IONIZADO CONDUCTOR DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA QUÉ ESPECIES FORMAN PARTE DE UN PLASMA? GENERADOR CÓMO SE IONIZA/EXCITA LA MUESTRA? M = Analito, especie a analizar PLASMA Ar 0 + e - + RF Ar * + Ar + Ar * + M Ar 0 + M * Ar + + M Ar 0 + M + ICP-OES ICP-MS M o e Ar o M * Ar + Ar 2 + M + M 2 + Ar *

16 PROCESO QUE TIENE LUGAR CUANDO UNA GOTA ENTRA EN EL PLASMA

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18 ANÁLISIS ICP-MS FILTRADO DE LOS IONES INDIVIDUALES. ICP-MS Pulse Count PB QE D1 F L3 Ion Ion Guide L1 Ex Skimmer Analogue Detector QEX Quadrupole Main Filter Quadrupole Pre-Filter DA IGB L2 Sample Cone Plasma

19 INSTRUMENTACIÓN 1. SISTEMAS DE INTRODUCCIÓN DE MUESTRAS 2. FUENTE DE IONES. PLASMA 3. INTERFASE 4. OPTICA IONICA 5. ANALIZADORES 6. DETECTORES

20 2. INTERFASE FUNCIÓN: Transportar los iones eficientemente desde el plasma (presión atmosférica) hasta el analizador (alto vacío)

21 Cono Skimmer Cono Sampler Vacío creciente. Camino de la muestra

22 INSTRUMENTACIÓN 1. SISTEMAS DE INTRODUCCIÓN DE MUESTRAS 2. FUENTE DE IONES. PLASMA 3. INTERFASE 4. OPTICA IONICA 5. ANALIZADORES 6. DETECTORES

23 4. ÓPTICA IÓNICA FUNCIÓN DE LA ÓPTICA IÓNICA Transportar el máximo nº de iones del analito desde la interfase hasta en analizador de masas rechazando la mayor parte de los componentes de la matriz. Impedir el paso de partículas, neutros y fotones al analizador para evitar: Background alto Depósitos en las lentes Empeoramiento de la sensibilidad DISEÑOS DE ÓPTICAS Photon stop Sistemas fuera de ejes

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30 INSTRUMENTACIÓN 1. SISTEMAS DE INTRODUCCIÓN DE MUESTRAS 2. FUENTE DE IONES. PLASMA 3. INTERFASE 4. OPTICA IONICA 5. ANALIZADORES 6. DETECTORES

31 5. ANALIZADORES CUADRUPOLAR + (U+V coswt) - (U+V coswt)

32 Z Elemento E-I (ev) E-II (ev) Observaciones 18 Ar Gas plasmógeno limita la energía máxima de los iones a 15.75eV 47 Ag Excitado como Ag+ 13 Al Excitado como Al+ 56 Ba Excitado como Ba+ y Ba++ 27 Co Excitado como Co+ 58 Ce Excitado como Ce+ y Ce++ 9 F No se excita. Indetectable 14 Si Excitado como Si+ 10 Ne No se excita. Indetectable

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34 Analizador de sector magnético

35 INSTRUMENTACIÓN 1. SISTEMAS DE INTRODUCCIÓN DE MUESTRAS 2. FUENTE DE IONES. PLASMA 3. INTERFASE 4. OPTICA IONICA 5. ANALIZADORES 6. DETECTORES

36 6. DETECTORES