Não. Não. Sim. Sim. Sim. Sim. Axial. Radial. Radial + USN. Axial & Radial Como escolher? Diagrama de Blocos ICP

Transcrição

1 Axial & Radial Como escolher? Problema com Limite Detecção? Não Sim Sim > 10 % Sólidos Dissolvidos? Sim Sim Não Radial Radial + USN Axial Diagrama de Blocos ICP Sistema de RF Tocha Policromador Sistema de introdução de amostra Detector Interface PC/Periféricos Nebulizador Pneumático 1

2 Nebulizador Pneumático Nebulizador Pneumático Aerossol primário: Aerossol que é gerado a partir do nebulizador (A) Aerossol terciário: Aerossol que existe após a saída da câmara de nebulização (B) Descarte (W) =A-B Eficiência de Transporte.: % da amostra nebulizada que deixa a câmara de nebulização A W B Nebulizador Pneumático 2

3 Câmara de Nebulização Câmara de Nebulização Câmara Sturman-Masters Câmara Ciclônica Câmara de nebulização Alto teor de sólidos dissolvidos Solvente orgânico 3

4 Bomba Peristáltica Tubos de Bombeamento Nebulização Ultrassônica 4

5 Nebulização Ultrassônica Análise de Sólidos - Suspensão Análise de Sólidos - Suspensão 5

6 Análise de Sólidos - Suspensão Silva, C.S., et al., Quim. Nova 25 (2202): 1194 Análise de Sólidos Laser Ablation GERADOR DE HIDRETOS Geração de Vapor Químico As(V) As (III) AsH 3 (g) Se(VI) Se(IV) SeH 4 (g) Sb(V) Sb(III) SbH 3 (g) Bi(III) BiH 3 (g) Ge (IV) GeH 4 (g) VAPOR FRIO Hg único elemento que a P ambiente forma um gás Agente redutor: Sn 2+ /H + ou NaBH 4 /H + Reação química BH H 2 O + H + H 3 BO H 2 Reação química Hg 2+ (aq) Hg 0 (g) 6

7 Geração de Vapor Químico Saída para ICP Separador Gás/líquido Bobina de reação Bomba peristáltica Amostra Ácido Redutor Dreno Controlador de fluxo Argônio Sistema Ótico Resolução intensidade Comprimento de onda Sistema Ótico Configuração Seqüencial 7

8 Sistema Ótico Configuração Seqüencial PMT A PMT B Placa refratora M6 M3 Lampada de Hg Espelho de varredura rede filtro M1 M2 M5 Lente colimadora M4 Tocha Sistema Ótico Configuração Seqüencial The dispersion of a grating is governed by the grating equation, usually written as where: n is the order of diffraction, λ is the diffracted wavelength d is the grating constant (the distance between successive grooves) θi is the angle of incidence measured from the normal and θd is the angle of diffraction measured from the normal Sistema Ótico Configuração Simultânea CIRCULO DE ROWLAND 8

9 Sistema Ótico Configuração Simultânea Sistema Ótico Configuração Sequencial/Circulo de Rowland Configuração Seqüêncial Flexibilidade Resolução Tempo de leitura função do N o de elementos determinados Recalibração da ótica freqüente Maior consumo de gás Configuração Círculo de Rowland Velocidade analítica Configuração personalizada Menor consumo de argônio Ótica sem partes móveis Sistema Ótico Policromador Echelle 9

10 Sistema Ótico Policromador Echelle Sistema Ótico Policromador Echelle Sistema Ótico Policromador Echelle Detector CCD Prisma CaF 2 Luz monocromática Grade Echelle 10

11 Sistema Ótico Policromador Echelle Sistema Ótico Policromador Echelle Sistema Ótico Configurações Dual View 11

12 Detector Fotomultiplicadora São dispositivos capazes de transformar a energia de um fóton de luz em energia elétrica (Efeito fotoelétrico). catodo anodo radiação e - amplificador - Fototubo + 90 V Detector Fotomultiplicadora Isolante Anodo Fotocatodo e - e- eēe - - e e- e e - - e - e - Dinodos (9-13) Energia luminosa e - e - Janela de quartzo *Amplificação do sinal em um fator de 100 milhões Detector CCD - Charge Coupled Device 12

13 Detector CCD - Charge Coupled Device Detector CCD - Charge Coupled Device Coleta do sinal Análogo a operação de preenchimento dos baldes A intensidade do fóton preenche o pixel (balde) proporcionalmente à intensidade da energia luminosa A carga é transferida para uma série de pixel, que captura a energia luminosa e a converte em elétrons na área foto-ativa do detector (Seção A) A carga foto-induzida na seção de pixels A, após o tempo de integração, é transferida para a seção de pixels B, que armazena o sinal até o momento da leitura pelos pixels da seção C Detector CCD - Charge Coupled Device 13

14 Detector CCD - Charge Coupled Device Detector CCD - Charge Coupled Device C-readout line C-re gisters B-registe rs A-registe rs Photoactive area Anti-blooming drain Detector CCD - Charge Coupled Device 14

15 Detector SCD Segmented Charged Device Cu Pb Interfaces ICP Axial Remoção da Zona de Recombinação Canal central Volume de observação Altura de observação Bobina de indução Bobina de indução 6,000 K 6,500 K 8,000 K 10,000 K Volume de observação Canal central Temperatura (± 10%) Interfaces ICP Axial Shear Gas Gas Perpendicular Gás: Ar sintético/n 2 ; Vazão: ~ 20 L min -1 15

16 Interfaces ICP Axial Extraction Interface Interfaces ICP Axial CCI - Cooled Cone Interface Gás: Ar (Vazão:(a) 3 L min -1 ) Configuração Axial Elevado teor de sólido dissolvido 16

17 Nebulização Pneumática Recombinação M + (g) Excitação M +* (g) Emissão M + (g) + hv Ion/elétron 1 e - Ionização Recombinação molecular M (g) Excitação Atomização M * (g) Emissão M (g) + hv MX (g) Fusão/Vaporização MX (s) Dessolvatação MX (aq) Dados de Performance Efeito de Matriz 17

18 INDUCTIVELY COUPLED PLASMA MASS SPECTROMETRY (ICP-MS) FONTE DE PLASMA (I) (II) (III) Ar Ar + + e - Gás auxiliar (~ 2,0 L min -1 ) Gás de nebulização (~ 0,9 L min -1 ) Gás do plasma (~ 18 L min -1 ) MÉTODOS ESPECTROANALÍTICOS Absorção atômica Energia de um comprimento de onda específico emitido pela lâmpada de catodo oco Estado Excitado Estado Fundamental M- M - * Comprimento de onda específico é absorvido promovendo um elétron a um nível de maior energia, Absorção é proporcional a concentração elementar Emissão ótica Transferência de energia (térmica/colisional) a partir de uma chama ou fonte de plasma Espectrometria de massas Transferência de energia (térmica/colisional) a partir de uma fonte plasma Estado Excitado Estado Fundamental Estado Excitado Estado Fundamental M- M- M - * M- M - + Transferência de energia promove um elétron a um nível de maior energia, O elétron retorna a seu estado fundamental emitindo energia luminosa em um determinado comprimento de onda, Emissão proporcional a concentração elementar Transferência de energia promove a ionização a espécie gerando íons carregados positivamente, Os íons são extraídos e analisados em um espectrometro de massas, 18

19 FONTE DE PLASMA Li Be Ru Na Al K Sc V Mn Co Ga Rb Y Nb Pd In Cs Lantanídeos Hf Tl Pb Ra Mg Ca Cu Sr Sn Ba Ge Zr Tc Re Bi Ti Fe Ta Si Mo Rh Ag Cr Ni W Po Cd Sb Os Ac Eficiência de ionização (%) Zn Te B Pt 60 As Au 40 Rn P Se Hg I 20 Ir S C O Ne Cl Ar Br Xe 0 0 He N F Kr Número atômico Temperatura : 6,680K Densidade eletrônica : x 10 cm -1 FONTE DE PLASMA 25 He Ne He 24,58eV Potencial de Ionização (ev) F Ar N Kr Xe O Cl Br C P I Be Fe Zn As Ru Cd Mg S Mn Co Se Mo Pd Sb Ti B Si Ca Ge Y Zr Te Lantanídeos Cu Ag Cr Ni Nb Rh Sn Al Li Sc Ga Sr Tc In Na Ba K V Rb Cs Ar 15,75eV Au Rn Ir Hg Os Po Ta Pt Pb Ac 8 ev W Hf Bi Re Tl Ra Número atômico IONIZAÇÃO DA AMOSTRA 19

20 IONIZAÇÃO DA AMOSTRA Isótopos: Elementos com mesmo número de prótons porém com número de neutrons distinto. Isóbaros: Elementos com mesmo número de massa atômica porém com diferente número de prótons. IONIZAÇÃO DA AMOSTRA INTERFACE PLASMA/ANALIZADOR DE MASSA 1. Cone de amostragem 2. Cone Skimmer 3. Primeira lente extratora 4. Segunda lente extratora 5. Terceira lente extratora 6. Zona de expansão 7. Feixe iônico focalizado 20