Nuevo Plasma de Emisión por Microondas MPAES 4100: Ventajas de la técnica y ejemplos de aplicaciones.

Transcripción

1 Nuevo Plasma de Emisión por Microondas MPAES 4100: Ventajas de la técnica y ejemplos de aplicaciones. Iván Bolívar Especialista de Aplicaciones en Espectroscopía

2 Agilent 4100 Microwave Plasma (MP-AES) Que aporta esta nueva técnica? Mejores límites de detección y mayor rango lineal que la FLAA. Muy buena reproducibilidad y estabilidad. Mayor velocidad de análisis. Operación desatendida. Elimina la necesidad del abastecimiento de gases comprimidos: Acetileno, NO 2, Argon, etc. No requiere apenas fungible: No hay lámparas de cátodo hueco. Es mas segura: No necesita gases inflamables o comprimidos. Manejable por usuarios no especialistas

3 Tabla comparativa de técnicas de análisis elemental AA Llama GFAA MP-AES ICP-OES ICP-MS Criterio Intervalo de Medida alto > 10% X 1-10 % X X X ppm X X X X ppbs altas X X X X X ppbs bajas X X X X ppt X X Número de muestras Pocas X X X Bastantes X X X X Muchas X X Nº Elementos por muestra Uno X X X X X Varios (2-5) X X X X Intermedio (5-10) X X X Muchos X X Matriz de Muestra < 3% X X X X X 3-10 % X X X X > 10% X X

4 Tabla comparativa de técnicas de análisis elemental Nota: 1) con SIPS AA Llama GFAA MP-AES ICP-OES ICP-MS Criterio Linearidad Hasta 3 órdenes X X X X X 5 órdenes X 1) X X X 6 órdenes X X > 7 órdenes X Facilidad de uso Sencilla X X Moderada X X Compleja X X Coste de inversión Bajo X Bajo-Medio X X X Medio-Alto Alto X X Costes operativos Bajos X X Medio X X X X Alto X X

5 Esquema del sistema de generación del plasma El sistema de generación de plasma consta de 5 componentes: 1. El Magnetron que produce un campo electromagnético a la frecuencia de 2450Mhz 2. Una cavidad resonante que contiene y enfoca el campo electromagnético. 3. Una antorcha que se coloca en la zona de mayor fuerza del campo magnético para generar un plasma autosostenido. 4. Sistema de control de gases del plasma 5. Sistema de suministro de Alto Voltaje DC para el magnetrón

6 Como trabaja esta tecnología? Líneas de campo dentro de la guía de ondas Líneas de campo magnético en azul Líneas de campo eléctrico en rojo Half wavelength

7 Perfil de Temperatura del Plasma generada por el Campo Magnético Axial Temperatura del Plasma

8 Espectro de emisión MP-AES El N 2 MP-AES nm High intensity atomization lines for Mo MP-AES Espectros de emisión atómica más simples y adecuados para la espectroscopía atómica ICP-OES

9 Proceso de Emisión en el Plasma de Microondas EXCITACION Estado Basal Estado Excitado Emisión Formación de Atomos Monocromador & Detector Quantificación Plasma excitado por Microondas Muestra

10 Diagrama esquemático Salida de ventilación 2. Ventana de Pre-optica 3. Cargador de la antorcha 4. Bomba Peristáltica 5. Botón de encendido del plasma 6. Fuente de Alto Voltaje 7. Electrónica (control PWB) 8. Pre-óptica 9. Plasma (Magnetron) 10. Monocromador con detector CCD 11. Módulo de control de Gas Externo 12. Entrada de aire de refrigeración 13. Conexiones de entrada de gas

11 4100 MP-AES Introducción de muestra Facil acceso a todos los componentes. Conexiones de gases sencillas Mantenimiento sencillo

12 Diagrama Optico Detector Pre-optica Monocromador Antorcha estilo Cassette

13 Tecnología de Detección Back-thinned CCD refigerado por peltier 532 x 128 pixels (los pixels son 24 x 24 µm) Tecnología de alta capacidad de almacenamiento y gran velocidad que evita la saturación espectral. Amplio intervalo espectral desde nm Gran intervalo lineal Corrección de fondos simultanea con la medida del pico Eficacia Cuantica (QE) superior al 90% en el pico

14 Nitrogen Generator Operation Basado en una tecnología de Absorción Pressure Swing

15 External Gas Control Module (EGCM)

16 Nueva Generación de Software Expert MP Basado en Windows 7 y con muchas y significativas mejoras Novedoso, más claro, traducido al español Incluye interfaces para análisis de rutina o avanzadas Corrección de fodos innovadora y facil de usar Extensos sistemas de ayuda y ayuda contextual Herramientas de optimización automatizadas Solo tres pasos usando los métodos predefinidos para competar el análisis

17 Desarrollo del método: Tabla de condiciones Condiciones del método Presión del nebulizador. Posición de visión. Tiempo de integración. Parámetros de muestreo. Tiempo de toma de muestra. Tiempo de estabilización. Tiempo de lavado. Auto optimización.

18 Autocorrección para el análisis de Ag en la digestión Modelo preciso para la eliminación de los fondos para el pico parcialmente superpuesto Blank Spectrum Standard Spectrum

19 Fast Linear Interference Correction (FLIC) FLIC usa modelos de la emisión del blanco, patrones y potenciales interferentes para corregir las interferencias espectrales

20 Ejemplo FLIC Interferencia del Fe sobre el As La concentración de As en presencia de 1000 ppm Fe es <IDL cuando se usa FLIC Using Auto Using FLIC

21 Mejores LD que FLAA DL s in ppb, clean water samples Elemento AA Llama MP-AES K Ca Mg Na Au Pt Pd Ag Rh * Note: all DL s are in ppb, 3 sigma (nitrogen source: liquid nitrogen)

22 Mejores LD que FLAADL s in ppb, clean water samples Elemento AA Llama MP-AES As Cd Cr Mn Pb Sb Se Zn * Nota: todos los DL s están en ppb, 3 sigma (Fuente de N2: nitrógeno líquido)

23 Sistema de introducción de muestras multimodo (MSIS)

24 DLs típicos (ppb) Analito Neb Mode Dual Mode As Se Hg

25 Menores costes operativos Asume la medida de 9 elementos (4 en óxido nitroso) en lotes de 100 muestras 3 días/semana usando el generador de N 2. Para una comparación más detallada solicite un Calculo de costes

26 Aplicaciones del nuevo Espectrómetro Agilent 4100 MP-AES.

27 Aplicaciones Por sectores Minería Agricultura Petroquímica Alimentación Medio Ambiente Clínico Digestiones en agua régia de muestras geoquímicas Análisis de metales preciosos por ensayo al fuego Oro a nivel de trazas en extracciones cianhídricas Metales en extractos de suelos Metales para suelos agrícolas Metales de desgaste en acéites Aditivos metálicos en lubricantes Analisis de anticongelantes, petroleos y fueles Analisis de alimentos y bebidas Muestras para cumplimiento WEEE/RoHS Analisis de aguas residuales, sedimentos y suelos Zn, Ca, Na, Cu, Mg, Li, K en muestras de suero

28 Ensayos de Au, Pt y Ag por ensayo al fuego

29 Bases metálicas en digestión con 4 ácidos. Preparación de muestra: 0.4 g muestra en HNO 3 -HClO 4 -HF-HCl Matriz final a 30 % HCl Enfriar y diluír a 100 ml Factor de dilución de 250 veces Requisitos típicos (MDL en el sólido): Analito MDL requerido (ppm) MDL obtenido (ppm) Ag nm Cu nm Mo nm Ni nm Pb nm Zn nm

30 Resultado de la comparativa MP-AES vs Valores Nominales

31 Resultado de la comparativa MP-AES vs Valores Nominales

32 Preparación de Muestras de Suelos Muestras de suelos NIST SRM 2710 highly elevated Montana Soil NIST SRM 2711 moderate elevated Montana Soil Digestión US EPA Method 3050B HNO 3 /H Dilutir a 50 ml Analisis Empleando el 4100 MP-AES

33 Resultados medidos para el NIST SRM 2710 Montana Soil Analyto MP-AES Resultados (mg/kg) NIST Reference Intervalo (mg/kg) Al ± As 550 ± Cr 21 ± Cu 2800 ± Fe ± Mn 8500 ± Ni 9.5 ± Pb 5600 ± Zn 6100 ±

34 Resultados obtenidos para el NIST SRM 2711 Montana Soil Analyto MP-AES Resultados NIST Reference (mg/kg) Intervalo (mg/kg) Al ± As 90 ± Cr 21 ± Cu 90 ± Fe ± Mn 600 ± Ni 17 ± Pb 1400 ± Zn 300 ±

35 Análisis de foliares y suelos

36 Organics Kit Módulo Externo de Control de Gases (EGCM) 1. Evita la deposición de carbón en el inyector cuando se analizan orgánicos 2. Disminuye las emisiones de fondo del plasma 3. Inyectando un flujo controlado de aire a través del gas Auxiliar hacia el plasma

37 Disminución de los fondos con el EGCM

38 Disminución de los fondos con el EGCM

39 Normalized Conc Organicos Estabilidad a largo plazo :00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 Time (h:mm) Zn nm Si nm Fe nm Ni nm Ag nm Pb nm Cu nm Mg nm Ti nm Al nm 10 ppm S21. Todas las líneas muestran precisión <1% RSD

40 Datos de análisis de fueles Análisis por dilución directa en queroseno 1/10 A. Rectas de calibrado de Si, Al, y V(0-5 ppm) y Na (0-20 ppm). B. Picos de emisión del multipatrón de 0.5 ppm.

41 Resultados obtenidos para el SRM 1085b de metales de desgaste Excelentes recuperaciones de todos los elementos

42 Recuperaciones medidas en un dopaje de 10 ppm sobre un aceite de desgaste Excelentes recuperaciones para todos los elementos

43 Análisis de alimentos Muestras Varios Materiales de Referencia Certificados Digestión Añadir 10 ml HN0 3 Calentar hasta disolución Enfriar y diluir hasta 100 ml Analisis Empleando el 4100 MP-AES

44 Límites de detección del método

45 Resultados obtenidos para los CRM de alimentos NIES No. 7 Tea Leaves High Purity Stds CRM Milk Powder * Reference values only

46 Resultados obtenidos para los CRM de alimentos NIES No. 10c Rice Flour High Purity Stds CRM Wheat Flour * Reference values only

47 Resultados obtenidos para los CRM de alimentos NIST 1577 Bovine Liver High Purity Stds CRM Oyster Tissue * Reference values only

48 Una nueva tecnología: El plasma inducido por microondas MP-4100 Altas prestaciones Alternativa ideal a FLAA Mide mayoritarios, minoritarios y la mayoría de trazas. Sin demasiadas interferencias de matriz Menor coste operativo Solo precisa aire Sin lámparas HCl Multi-elemento Trabaja desatendido Buena productividad Seguro Sin gases inflamables Trabajo multielemental desatendido Rápido & Facil de usar Medidas secuenciales rápidas Corrección de fondos simultánea Nueva generación de software con modos de trabajo definidos o avanzados

49 Preguntas? Agilent MP-AES Los líderes en el mercado de la Espectroscopía Atómica