Qu’est-ce que la spectrométrie à plasma à couplage inductif?

La spectrométrie à plasma à couplage inductif est une méthode analytique utilisée pour détecter et mesurer des éléments afin d’analyser des échantillons chimiques. Le processus est basé sur l’ionisation d’un échantillon par un plasma extrêmement chaud, généralement fabriqué à partir de gaz d’argon.

Dans une unité de spectrométrie à plasma à couplage inductif, le gaz d’argon traversant un appareil de torche est chargé par une bobine électromagnétique et allumé avec une unité Tesla qui produit un arc de décharge rapide à travers le flux d’argon pour déclencher la séquence d’ionisation. Dès que le plasma est « allumé », l’unité de spectrométrie à plasma à couplage inductif est déconnectée de l’unité Tesla.

Les électrons accélérés par la torche entrent en collision avec des atomes d’argon, et parfois une collision conduit à un atome d’argon qui perd l’un de ses électrons. Les électrons libérés sont ensuite accélérés par le déplacement rapide du champ magnétique de l’unité électromagnétique. Le système continue jusqu’à ce que le taux de libération d’électrons soit compensé par le taux d’électrons se recombinant avec des ions d’argon qui ont perdu un électron. Cela génère une « boule de feu » composée principalement d’atomes d’argon avec un petit pourcentage d’électrons libres et d’ions d’argon.

Un flux de gaz est passé par le milieu du plasma, créant un canal plus froid que le plasma adjacent, mais toujours beaucoup plus chaud qu’une flamme chimique. Les échantillons à tester sont libérés dans ce canal central, généralement sous forme de brouillard liquide créé en passant l’échantillon liquide dans un nébuliseur.

Pour optimiser la température du plasma, l’efficacité et la stabilité du test, l’échantillon introduit dans le conduit central doit avoir le moins de liquide possible et avoir des tailles de gouttelettes cohérentes. Certaines unités de spectrométrie à plasma à couplage inductif ont une chambre de pulvérisation pour éliminer les grosses gouttelettes. Lorsque l’échantillon passe dans le conduit central, il s’évapore et les molécules se désagrègent. C’est alors que les atomes constitutifs de l’échantillon s’ionisent.

Les températures atteintes dans une unité de spectrométrie à plasma à couplage inductif sont capables d’ioniser les atomes de nombreux éléments chimiques, chaque atome libérant son électron le plus lâchement lié pour créer un ion chargé individuellement. La température du plasma pour un test de spectrométrie à plasma à couplage inductif est choisie pour optimiser l’ionisation des éléments à haute énergie d’ionisation primaire tout en réduisant la double charge des éléments à faible énergie d’ionisation secondaire. Les ions échantillons sont ensuite évalués à l’aide d’un instrument de spectrométrie.

Analyse par spectrométrie de masse

Lorsqu’une unité de spectrométrie à plasma à couplage inductif est une unité de spectrométrie de masse, les ions échantillons sont prélevés à travers plusieurs cônes. Les ions sont ensuite passés dans un spectromètre de masse. Les ions sont séparés en fonction de leur rapport masse/charge, et un détecteur obtient un signal ionique en fonction de la concentration de divers éléments.

La concentration de l’échantillon peut être établie par des unités de spectrométrie à plasma à couplage inductif via un étalonnage avec des étalons de référence de spectrométrie à plasma à couplage inductif vérifiés.

Spectroscopie d’émission atomique

La spectroscopie d’émission atomique est un autre type de spectrométrie à plasma à couplage inductif qui est basée sur des ions excités libérant un rayonnement électromagnétique à des longueurs d’onde spécifiques à un élément particulier.

Dans les unités de spectrométrie à plasma à couplage inductif dotées de capacités de spectroscopie d’émission atomique, un gaz de cisaillement, normalement de l’azote ou de l’air comprimé, est utilisé pour « éliminer » le plasma à un endroit particulier. Une ou deux lentilles concentrent ensuite la lumière émise par les échantillons d’ions sur un réseau de diffraction où elle est divisée en ses longueurs d’onde composantes qui peuvent être analysées par un spectromètre optique.

Dans certains modèles de spectrométrie à plasma à couplage inductif, une interface optique dévie le plasma et le refroidit, permettant à la lumière émise d’entrer dans une chambre optique. Cependant, d’autres modèles de spectrométrie à plasma à couplage inductif utilisent des fibres optiques pour envoyer de la lumière dans des chambres optiques séparées.

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