espectrometria de masa con campo de plasma inductivo

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ICP (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) Introducción La técnica de espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS, del nombre en inglés Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry), es una variante de las técnicas de análisis por espectrometría de masas (El espectrómetro de masas es un artefacto que permite analizar con gran precisión la composición de diferentes elementos químicos e isótopos atómicos, separando los núcleos atómicos en función de su relación carga-masa (z/m).). Las ventajas principales de esta técnica radican en la alta precisión, bajos límites de detección (aquella concentración que proporciona una señal instrumental significativamente diferente de la señal de una muestra en blanco, o la señal de fondo) y bajo coste económico, analizando la mayoría de los elementos e isótopos presentes en la tabla periódica de manera simultánea en no mas de un par de minutos. Es por lo tanto una técnica ideal en el análisis de aguas, lixiviados de rocas y minerales, alimentos etc. Además, desde los últimos años la utilización del LASER acoplado al ICP-MS, permite el análisis de elementos trazas y tierras raras en minerales, fósiles, metales, semiconductores, etc, en un área de muestra de hasta 50 µm. La técnica de ICP-MS combina dos propiedades analíticas que la convierten en un potente instrumento en el campo del análisis de trazas multielemental. Por una parte obtiene una matriz libre de interferencias debido a la eficiencia de ionización del plasma de Ar y por otra parte presenta una alta relación señal-ruido característica en las técnicas de espectrometría de masas. El plasma de acoplamiento inductivo de argón es usado como una fuente muy eficaz de iones en su estado M+. El espectro de masas de esta fuente de iones es medido por medio de un espectrometro de masas cuadrupolar. Esto es posible mediante una zona de interfase capaz de introducir los iones del plasma a traves de un orificio (Cono) por medio de una unidad de vacio diferencial y posteriormente dentro del filtro cuadrupolar de masa (Skimmer).

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Método de espectrometría de masa con campo de plasma inductivo

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Page 1: espectrometria de masa con campo de plasma inductivo

ICP (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)

Introducción La técnica de espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS, del nombre en inglés Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry), es una variante de las técnicas de análisis por espectrometría de masas (El espectrómetro de masas es un artefacto que permite analizar con gran precisión la composición de diferentes elementos químicos e isótopos atómicos, separando los núcleos atómicos en función de su relación carga-masa (z/m).). Las ventajas principales de esta técnica radican en la alta precisión, bajos límites de detección (aquella concentración que proporciona una señal instrumental significativamente diferente de la señal de una muestra en blanco, o la señal de fondo) y bajo coste económico, analizando la mayoría de los elementos e isótopos presentes en la tabla periódica de manera simultánea en no mas de un par de minutos. Es por lo tanto una técnica ideal en el análisis de aguas, lixiviados de rocas y minerales, alimentos etc. Además, desde los últimos años la utilización del LASER acoplado al ICP-MS, permite el análisis de elementos trazas y tierras raras en minerales, fósiles, metales, semiconductores, etc, en un área de muestra de hasta 50 µm. La técnica de ICP-MS combina dos propiedades analíticas que la convierten en un potente instrumento en el campo del análisis de trazas multielemental. Por una parte obtiene una matriz libre de interferencias debido a la eficiencia de ionización del plasma de Ar y por otra parte presenta una alta relación señal-ruido característica en las técnicas de espectrometría de masas. El plasma de acoplamiento inductivo de argón es usado como una fuente muy eficaz de iones en su estado M+. El espectro de masas de esta fuente de iones es medido por medio de un espectrometro de masas cuadrupolar. Esto es posible mediante una zona de interfase capaz de introducir los iones del plasma a traves de un orificio (Cono) por medio de una unidad de vacio diferencial y posteriormente dentro del filtro cuadrupolar de masa (Skimmer).

Principios del plasma de acoplamiento inductivo de argón Podemos definir un plasma como cualquier volumen de gas con parte de sus moléculas o átomos ionizados y coexistiendo a alta temperatura (8.000 ºC) en una sopa de iones, electrones, atomos neutros ó átomos excitados. Tradicionalmente se suele decir que hay cuatro estados de la materia: líquido, sólido, gaseoso y plasma. Brevemente, la generación del plasma se consigue sometiendo un flujo de gas, que se conoce como gas plasmógeno (Ar usualmente), a la acción de un campo magnético oscilante, inducido por una corriente que oscila a alta frecuencia. En el proceso de generación del plasma, los iones de Ar y los electrones libres presentes son acelerados siguiendo trayectorias anulares, debido a la alternancia del campo magnético presente generado por el generador de radiofrecuencia.

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Coexistiendo con el plasma encontramos al menos las siguientes especies iónicas: electrones (e-), iones de argón (Ar+), átomos de argón en estado fundamental (Ar0), átomos de argón excitados (Ar*), moléculas de argón ionizadas (Ar2+), neutras (Ar20) y excitadas (Ar2*). Con este batiburrillo de especies, es de esperar que se produzcan procesos de recombinación radiante del tipo:

Ar + e- --> Ar+ + 2e- Ar+ + e- --> Ar* + hv

Ar* --> Ar0 + hv

Este tipo de procesos explica el hecho de que el plasma aparente ser una llama, cuando en realidad no lo es, no existe ningún proceso de combustión química convencional en el proceso de generación.

La antorcha donde se genera el plasma consiste en tres tubos concéntricos de cuarzo. A los dos tubos más externos les llega Ar en forma tangencialmente, mientras que al más interno le llega un flujo laminar.

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El flujo de gas en estos tres tubos es variable. El más interno proviene del nebulizador (carrier gas) y es el que arrastra la muestra con un flujo de 0.9 l/min. El intermedio o gas plasmógeno posee un flujo de 0.5 l/min, mientras que en el más externo el flujo es alto (15 l/min) y tiene la misión de estabilizar el plasma. La antorcha está rodeada por una espiral de 2 a 4 vueltas (Load Coils) que transmite una radiofrecuencia al gas del interior de la antorcha. El material con el que está construida la espiral es cobre y en su interior circula agua con objeto de refrigerarla. La radiofrecuencia transmitida es de 27 a 40 MHz. La espiral induce un campo electromagnético oscilante al final de la antorcha y en el interior de la espiral. Una chispa de alto voltaje provoca iones de Ar+ y e- en las paredes del tubo más externo de la antorcha creando el plasma, el cual llega a la zona de inducción y favorece el acoplado al campo oscilante. La radiofrecuencia origina colisiones no elásticas entre Ar+ y e-, de modo que por efecto Joule, se alcanzan temperaturas de hasta 10.000 K, dando lugar a más iones de Ar+ y excitando los átomos presentes en el plasma hasta una energía caracteristica del 1º potencial de ionización del Ar de 15.76 eV.

En el núcleo del plasma se alcanzan temperaturas de hasta 10.000K. El nebulizador perfora el plasma y las moléculas de muestra son calentadas por conducción y radiación cuando atraviesan el plasma anular. En el centro del canal se alcanzan temperaturas de 5.000 a 7.000K. El plasma de Ar excita los átomos presentes en la muestra a un estado M+. Conociendo la temperatura en el canal central y los valores de las primeras energías de ionización, se sabe que la mayoría de los elementos se ionizarán y aquellos átomos con valores inferiores a 10 eV lo haran en más de un 50%. Es decir el Ar es una fuente de ionización eficiente. Esto lo podemos apreciar en la tabla siguiente, donde se muestran las energías de ionización de algunos elementos incluido el Ar.

Z Elemento E-I (eV)

E-II (eV)

Observaciones

18 Ar 15.76 27.62 Gas Plasmógeno limita la energía máxima de los iones presentes a 15.75 eV

47 Ag 7.57 21.48 Excitado como Ag+

13 Al 5.98 18.82 Excitado como Al+

56 Ba 5.21 10.00 Excitado como Ba+ y Ba++. Dobles cargas.

27 Co 7.86 17.05 Excitado como Co+

58 Ce 5.6 12.3 Excitado como Ce+ y Ce++. Dobles cargas

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9 F 17.42 34.98 No se excita. Indetectable por ICP-MS

14 Si 8.15 16.34 Excitado como Si+

10 Ne 21.56 41.07 No se excita. Indetectable por ICP-MS

Tabla 1. Potenciales de 1ª y 2ª Ionización de algunos elementos.

Elementos excitados como M+

Ar, Ag, Al, As, Au, B, Be, Bi, Br, C, Cd, Cl, Co, Cr, Cs, Cu, Dy, Er, Fe, Ga, Ge, H, Hg, I, In, Ir, K, Kr, Li, Mn, Mo, N, Na, Nd, Ni, O, Os, P,

Pd, Pr, Pt, Pu, Rb, Re, Rh, Rn, Ru, S, S, Se, Si, Ta, Tb, Te, Th, Tl, Tm, U, W, Xe, Zn

Elementos excitados como M+, M++

Ba, Ca, Ce, Eu, Gd, Hf, La, Lu, Mg, Nb, Pb, Ra, Sc, Sm, Sn, Sr, Tc, Ti, V, Y, Yb, Zr

Elementos Indetectables por

ICP-MSF, He, Ne

Tabla 2. Comportamiento de los elementos en un plasma de Ar.

Tanto el plasma como los iones deben pasar desde condiciones atmosféricas a alto vacio en el espectrómetro de masas. Esto se hace gracias a la interfase de extracción de iones (ion extraction interface). La interfase posee dos conos de metal (Ni o Pt) con un orificio central de 1 mm, a través de los cuales el plasma y los iones son extraídos al MS a través de un nivel de vacío creciente. Al primer cono se le denomina sampler y a través de él se accede a una cámara con un vacío de 10 mbar generado por una bomba rotatoria. El segundo cono es el skimmer y a través de él se llega a una cámara con una presión de 10-3 mbar generado por una bomba Turbo molecular. Una vez dentro de la cámara principal, el gas es separado de los iones + y bombeado hacia fuera. Los iones remanentes son extraídos y enfocados en el cuádruplo (donde la presión es de 10-6 mbar) a través de las lentes iónicas. Las lentes iónicas tienen como misión enfocar el haz de iones que entrará en el cuádruplo. Las lentes tienen forma cilíndrica o de plato y son cuatro. Junto con las lentes también existe una barrera de fotones, el cual impide que la luz emitida por los procesos de des excitación en el plasma pase a través del analizador de masas y llegue al detector.

Un poco de Historia El origen de la técnica ICP-MS tiene sus principios en la espectrometría de emisión atómica usando una fuente de plasma de acoplamiento inductivo (ICP-AES) en 1960. Los primeros equipos comerciales de ICP-AES fueron comercializados en 1974, situándose la técnica como la más relevante en el análisis de lixiviados de rocas, sedimentos, suelos, análisis de aguas, monitorización ambiental, prospección mineral e investigación médica. Mediante ICP-AES se analizaban elementos mayoritarios y elementos trazas comunes y posteriormente REE mediante separación cromatográfica.

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Llegó hasta tal punto su popularidad que a mediados de 1980 esta técnica rivalizaba con la activación neutrónica (INAA) en la determinación de REE.

La contribución histórica más importante de la ICP-AES a la geoquímica fue la de ser un medio alternativo a la INAA para la determinación de REE, ya que la INAA era hasta entonces el único método de análisis de este grupo de elementos. Desde 1980, la popularidad de la INAA decreció con el desarrollo del ICP-AES. Sin embargo existían numerosos problemas de efectos de matriz debido a las altas concentraciones requeridas de muestra. De aquí surgió la necesidad de introducir un analizador de masas tomando como base la ionización basada en el plasma de acoplamiento inductivo. Esta es la idea básica del ICP-MS cuya finalidad fué la de minimizar los efectos de matriz. Después de un inicio incierto causado por la inexperiencia en compensar los efectos de matriz y en parte por la deficiencia en la instrumentación, la técnica de ICP-MS se estableció firmemente en un número creciente de laboratorios llegando a convertirse en el método preferido para la determinación de elementos traza. En la actualidad y en un futuro próximo la ICP-MS junto con la XRF, serán las técnicas que dominaran las determinaciones geoquímicas rutinarias en los laboratorios. Gray (1975) fue el primero en experimentar el plasma como fuente de iones para MS. Trabajos posteriores fueron los de Houk et al. (1980), Date y Gray (1981, 1983) o Houk and Thompson (1982)

Sus aplicaciones principales son:

-Análisis de aguas. -Análisis geoquímicos de elementos trazas. -Determinación de de As, Sb, Se, Te, Bi, Hg, Au, Ag y Pt.

Los primeros equipos ICP-MS fueron fabricados en el Reino Unido por VG Isotopes LTd (PlasmaQuad) y en Canadá por Sciex (Elan) a mediados de 1983, aunque no fue hasta 1984 cuando se instaló el primer equipo de laboratorio. Hacia 1992 había ya 450 equipos instalados en el mundo.

Históricamente la ICP-MS es una de las técnicas más recientes:

-1960: Espectrometría de Absorción Atómica. -1963: Fluorescencia de Rayos X. -1970: INAA. -1975 ICP-AES: atomic emission spectrometry. -1985: ICP-MS.

Actualmente estamos sufriendo una nueva revolución con la técnica de LA-ICP-MS y el laser acoplado a MS-MC (espectrometro de masas multicolectores).

La ICP-MS posee grandes ventajas tales como:

-Alta precisión. -Bajos límites de detección. -Costes económicos razonables, salvo en la preparación de las muestras y en el Ar del

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plasma. -Analisis de la mayoría de los elementos e isótopos (elementos con distinta masa y en definitiva distinto número de protones) de la tabla periódica de manera simultánea en 5 minutos, aunque no analiza elementos inferiores al Na , salvo Li, B, y Be.

Algunas de las líneas futuras de investigación y desarrollo en la tecnica de ICP-MS son: -Analisis de elementos trazas por debajo del límite de detección actual de elementos tales como Ag, As, Au+PGE, B, Bi, Br, Cd,Cl, F, Ge, Hg, I, In, Re, S, Sb, Se, Te, Tl y W. Esto será importante en prospección geoquímica y estudios de polución ambiental. -Desarrollo de LAM-ICP-MS para mejorar en 1µm el diámetro de toma de muestras. -Mejorar por dos órdenes de magnitud las relaciones isotópicas de Multicolectores, sobre todo aplicado a técnicas de micro-haz.

Componentes del equipo ICP-MS: Nebulizador

La introducción de la muestra en el ICP es un proceso crítico en esta técnica.

La gran mayoría de los análisis de ICP-MS se realizan sobre muestras líquidas, siendo necesario una corriente de gas para que la muestra alcance el plasma. La forma más fácil de que la muestra líquida sea introducida en la corriente de gas es en forma de aerosol originado en un nebulizador.

La gran mayoría de los análisis de ICP-MS se realizan sobre muestras líquidas, siendo necesario una corriente de gas para que la muestra alcance el plasma. La forma más fácil de que la muestra líquida sea introducida en la corriente de gas es en forma de aerosol originado en un nebulizador.

Figura 8. Generación del aerosol en un nebulizador concéntrico.

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Después del nebulizador existe una cámara de spray, cuya función es la de separar y desechar las gotas grandes de la solución que se hayan formado en el proceso de pulverización.

Existen diversos tipos de nebulizadores, cada uno de ellos con sus ventajas y sus inconvenientes.

- Nebulizador Cross-Flow (Flujo cruzado): Estos nebulizadores son menos susceptibles al bloqueo que cualquier otro, aunque también puede ocurrir. Se basa en un spray ascendente donde un chorro horizontal de gas pasa o cruza la parte superior del tubo por donde se inyecta la muestra, rompiéndose en una nube de pequeñas gotas. Esto permite que funcione con bomba peristáltica, que es la encargada de mantener un caudal de entrada al nebulizador constante.

Ventajas: Bueno para todos los propósitos analíticos. Resistente al acido fluorhídrico (HF). Económico. Dificilmente obturable.

Desventajas:Indicado para propositos generales.

- Nebulizador Concéntrico o Meinhard: Existen de diversos tipos. Están basados en la pulverización de la muestra líquida introducida a traves de un tubo central por medio de un flujo de Argon que viaja en un tubo externo y concentrico al de la muestra (Figura 6). Los de tipo A, se utilizan para propósitos generales, los de tipo C se utilizan para muestran con una alta concentración de sólidos en suspensión y los de tipo K, reducen considerablemente el

caudal de gas.

Ventajas: Mejora considerablemente la relación señal/ruido. Minimiza el gasto de Ar.

Desventajas: Se obtura facilmente por acumulación de micropartículas o sólidos disueltos. Estan construidos de vídrio por lo que no son resistentes al HF. Su cambio es caro.

- Nebulizador Ultrasónico: La muestra alimenta una superficie donde existe un trasductor piezoeléctrico que trabaja a una frecuencia entre 0.2 a 10 Mhz. La onda longitudinal, que se propaga perpendicular a la superficie del transductor hacia la interfase aire-líquido, produce

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una presión que rompe la superficie en un aerosol. Este mecanismo aumenta la sensibilidad y límite de detección, pero necesita más tiempo de limpieza y si la matriz es compleja, el fondo aumenta.

Ventajas: Aumenta la sensibilidad y mejora los límites de detección. Minimiza la generación de óxidos en el plasma.

Desventajas: Es caro. Los tiempos de lavado son grandes para muestras con un alto nivel de sales. No puede operar con grandes cantidades de sólidos disueltos.

- Nebulizador Microconcentrico: Es del tipo Meinhard pero con una apertura del tubo de muestra mucho más pequeña.

Ventajas: Perfecto para la inyección de volúmenes de muestra pequeños (40-100 uL/min). Desventajas: Se obtura con partículas en suspensión de tamaño superior a 10 micras.

- Nebulizador Babington: Babington (1973) desarrolló este tipo de nebulizador donde permitia que una película de líquido fluyera sobre la superficie de una esfera. El gas introducido a presión convierte a la película líquida en aerosol. La característica esencial de este tipo de nebulizador es que el líquido fluye libremente sobre una apertura pequeña mejor que pasando a través de un capilar fino y esto presenta una gran tolerancia a los sólidos disueltos. El nebulizador original tuvo grandes problemas de memoria. Una modificación realizada por Suddendorf y Boyers (1978) restringiendo el líquido en un surco en V e introduciéndo el gas desde un hueco pequeño en la parte inferior del surco, disminuyó los efectos de memoria. Los surcos en V son resistentes a los bloqueos, sin embargo no es una geometría óptima para la generación de un aerosol.

Componentes del equipo ICP-MS: Cámara de Spray. La eficiencia del transporte del aerosol se define como el porcentaje de masa de solución nebulizada que llega al plasma. Para que este porcentaje sea alto es necesario que el nebulizador produzca gotas inferiores a 10 µm de diametro. Generalmente la mayoría de los nebulizadores producen aerosoles con una amplia distribución de gotas de diámetros superiores a 100 µm. El primer objetivo de la cámara de spray es separar las gotas grandes (superiores a 10 µm) del gas y desecharlas. Cuando el flujo de gas con el aerosol entra en la cámara de spray, sufre cambios profundos en su dirección de modo que las gotas grandes se estrellan sobre las paredes. Estas gotas que chocan con las paredes se desechan mediante drenaje. La cámara de spray asegura que solamente

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las gotas pequeñas permanecen en suspensión en el flujo de gas que llega al plasma. Con esto se pierde un 99 % de muestra en solución.

Diversos diseños han sido propuestos y evaluados. El formato más normal es el que emplea vidrio, polietileno, PTFE o Ryton. El desalojo de la solución se hace mediante el bombeo que realiza una bomba peristáltica, la misma que lleva la muestra al nebulizador. Ciertos elementos son problemáticos (sobre todo los volátiles) tales como Br y Hg ya que son retenidos en el vidrio, sobre todo en la punta del inyector de la antorcha, por largo tiempo incluso cuando se introduce en bajos niveles. Sin embargo, la mayoría de los elementos no presentan tales problemas y típicamente se limpian entre 60 a 180 segundos. Durante la ejecución de un análisis es deseable que se monizorice la limpieza eligiendo un elemento concreto y determinando el tiempo donde se produce un decaimiento de la señal hasta valores de fondo aceptables. Esto es importante si un autosampler es utilizado y el tiempo se puede programar. El aumento de la velocidad de bombeo al máximo entre muestra no mejora el tiempo de limpieza de la cámara de spray, pero sí reducirá el tiempo de toma de la solución de limpieza o el tiempo para que la siguiente muestra alcance el nebulizador.

Durante el desarrollo de la técnica de ICP-MS el agua fue utilizada como fuentes de iones para la formación de especies poliatómicas. Las ventajas de realizar análisis en ausencia de agua tales como laser, vaporización electrotérmica, o nebulización por arco han sido mostradas por Gray (1986), quien observó que los niveles de H+, O+ y Ar+ en el plasma a partir de la ecuación de Saha entre los iones derivados de acidos minerales tales como N+, S+, Cl+ y C+ aumentaban. Debido a los altos niveles de estos iones en el plama se sugiere que solamente bajos niveles de iones poliatómicos se podrían originar. Es decir, reduciendo la cantidad de agua o solvente se reducen los niveles de iones poliatómicos. Se ha estudiado la variación de ArO+ con el tiempo y con la temperatura de la cámara de spray. A una temperatura superior a 25ºC entra más agua en el plasma como vapor que como aerosol. El enfriamiento de la cámara de spray origina una condensación del vapor en las paredes reduciendo la entrada de agua en el plasma. A 10 ºC el ArO+ y ArAr+ son reducidos en gran medida. Además iones de oxidos refractarios, iones cargados dobles y productos de corrosión de los conos son reducidos hasta alcanzar niveles constantes. Los tipos de cámaras de Spray más convencionales son dos. Por

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una parte la cámara de doble paso o de Schott utilizada normalmente junto a un nebulizador del tipo Cross-Flow, que consiste en un tubo central abierto por un extremo e insertado en un tubo cerrado de mayor diametro. Por su extremo inferior se produce el drenaje de las particulas de aerosol excesivamente grandes y por la parte superior se comunica con el inyector y la antorcha. En segundo lugar se utiliza la cámara de spray ciclonica asociada a nebulizadores concentricos. Esta cámara tiene forma de espiral de modo que por fuerza centrífuga las partículas más grandes chocan con las paredes y son drenadas por la parte inferior y las que tienen el tamaño adecuado pasan al inyector por la parte superior. Estas dos cámaras pueden ademas estar refrigeradas con el fin de mejorar su capacidad de separación.

Componentes del equipo ICP-MS: Antorcha. La antorcha como sistema de confinamiento del plasma es otra de las partes fundamentales del equipo de ICP-MS.

FIGURA 14

Se contruyen con un alto grado de exactitud usando cuarzo de gran calidad, siendo una parte principal para la estabilidad y formación del plasma. Las antorchas pueden ser desmontables o no. En el primer caso, supone ventajas para sustituir componentes e introducir materiales compuestos, aunque son difíciles de reconstruir. Generalmente las antorchas son parcialmente desmontables. Los tubos de cuarzo son los que se utilizan con mayor frecuencia en las antorchas ya que aguantan varios cientos de grados, así como el ataque químico y altos niveles de radiación electromagnética a longitudes de onda que se extienden en la region del ultravioleta. Estas condiciones causan cambios físicos y químicos en el cuarzo, por lo que con el tiempo se degrada, siendo necesaria su sustitución y ya no solamente su limpieza. Por ello quizás es más recomendable utilizar antorchas desmontables. La distancia entre la antorcha y el cono de muestreo esta entre 10 y 15 mm. Generalmente la antorcha se monta horizontalmente con el centro del inyector alineado sobre el eje. Los últimos 25 mm de la antorcha donde pasa el argon de enfriamiento debe está dentro del "load coil", tal que la distancia entre la espiral y el cono debe ser de unos 3 a 5 mm.

La figura siguiente muestra un esquema detallado de la antorcha con un plasma generado en contacto con la interfase de vacio, así como la disposición del "load coil" o inductor de radio frecuencia al plasma.

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En el esquema siguiente podemos apreciar como se genera el plasma: (a) Un flujo tangenc ial de Ar pasa por la camisa externa de la antorcha. (b) Se aplica potencia de radio frecuencia al load coil, produciendo un intenso campo electromagnetico en su zona de influencia. (c) Una chispa de alto voltaje aplicada sobre el argon produce electrones libres. (d) Los electrones libres son acelerados por el campo de radio frecuencia produciendo colisiones e ionizando el Ar. (e) el plasma de acoplamiento inductivo (ICP) se ha generado y se confina al final del lado abierto de la anchorcha.

Componentes del equipo ICP-MS: Interfase. La función de la interfase es extraer el gas del plasma que es representativo de la muestra original.

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La interfase está compuesta por dos conos, el de muestreo y el skimmer que inyectan el flujo del plasma en la zona de vacio por medio de un vacio diferencial. De presión atmosférica (760 Torr) donde se encuentra el plasma, hasta unos 2 Torr que existe en la zona entre conos. Este vacio es generado por medio de una bomba rotatoria.

En el mercado hay diversas formas y estilos de conos, aunque el diseño básico no ha cambiado desde los modelos originales. Se utilizan diviersos materiales tales como Al, Cu, Ni y Pt, aunque el Ni es el mejor en la relación calidad/precio. El material sobre el que se construye debe tener una buena conductividad tanto térmica como eléctrica. Si se introducen materiales orgánicos, se debe utilizar conos de Pt ya que es menos susceptible de degradación que el Ni. En el caso de que se inyecte agua regia no se deben de utilizar los conos de Pt yaque esta es la única mezcla ácida que ataca al Pt.

Los conos de muestreo de Ni duran bastante (varios meses) y necesita solamente una limpieza periódica con ultrasonidos sobre todo si la muestra tiene muchas sales o está muy acidulada. A veces es necesario utilizar un papel con abrasivo de tamaño de grano muy fino. La vida media de este cono se reduce drásticamente cuando se utiliza ácido sulfúrico y con soluciones muy ácidas. Si son de Pt pueden llegar a 8000 horas de uso. Este cono se puede bloquear cuando se introducen muestras con partículas sólidas suspendidas.

El skimmer es más pequeño y menos robusto que el sampler, sobre todo en la punta, la cual es mucho más aguda y regular. Su limpieza es la misma que la del de muestreo. Los conos skimmer se colocan generalmente entre 6 a 7 mm de distancia del de muestreo y también se fabrica con Ni o Pt. La punta de este cono tiene una repercusión directa sobre la sensibilidad del aparato y sobre el nivel de iones poliatómicos. Generalmente no tiene por qué bloquearse en comparación con el sampler.

https://www.uam.es/personal_pas/txrf/icpms.html

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Agilent 7500csEl analizador definitivo para semiconductoresLa tecnología ORS amplía el ámbito de utilización del ICP-MS a aplicaciones con semiconductores• Sensibilidad ultraalta para la máxima capacidad de detección y ORS para eliminar interferencias de matriz en las muestras de semiconductores más difíciles de analizar.• La capacidad de eliminación de interferencias de la ORS elimina hasta las especies poliatómicas azufradas del ácido sulfúrico para permitir de forma exclusiva la determinación directa basada en la masa de Ti y Zn• Eliminación de especies interferentes basadas en Ar tales como ArO o Ar2

utilizando el modo de reacción con H2

• El rendimiento inigualable del plasma frío con la interfase Shield Torch de Agilent proporcionan concentraciones equivalentes de fondo (BEC) extremas y total flexibilidad para cualquier aplicación• Tercera línea de gas de celda opcional para el modo de reacción con NH : para determinaciones de ultratrazas de vanadio en HCl de alta pureza3

• Sistema de introducción de muestras e interfase diseñados para uso con semiconductores. Especial preparación para el transporte y completa conducción de escape para uso en salas limpias.

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1.- Área abierta de introducción• Sencillo acceso para mantenimiento y para cambiar entre dispositivos de introducción de muestra alternativos.• Bomba peristáltica de 10 rodillos de alta precisión, montada cerca del nebulizador para reducir al mínimo el tiempo de captación y evacuación de la muestra.2.- Control de temperatura de la cámara de spray• El control mediante Peltier de la cámara de spray evita la deriva producida por cambios de la temperatura ambiental del laboratorio y reduce la formación de óxidos. Compatible tanto con la cámara de spray de cuarzo como con la inerte.• Permite el análisis de rutina de muestras orgánicas volátiles sin necesidad de utilizar un mini enfriador adicional.3.- Plasma robusto• Generador de RF de estado sólido sin mantenimiento. Exclusiva transmisión digital para la máxima eficacia de acoplamiento.• Los 27,12 MHz de RF producen un plasma más robusto para conseguir la completa descomposición de la matriz de muestra, reduciendo la formación de óxidos y otras interferencias de matriz. • Posicionamiento motorizado de alta precisión de la antorcha de ICP con auto alineamientoy sintonización completamente automática. 4.- Sistema ShieldTorch de Agilent• El sistema ShieldTorch (STS) controla las energías iónicas para una mayor sensibilidady una mejor eliminación de interferencias en el modo de colisión de la ORS utilizandotécnicas de discriminación de la energía.• El sistema STS permite utilizar el modo de plasma frío en aplicaciones con semiconductores,incluyendo disolventes orgánicos de alta pureza.5.- Interfase y lente iónica• El sistema de lentes de extracción y lente iónica fuera de eje asegura una alta transmisión iónica en todo el rango de masas.• Ubicación de la lente fuera de eje antes de la válvula de compuerta en los sistemas ORS: protege la celda de la contaminación y puede limpiarse sin necesidad de romper el vacío.6.- Control activo de flujos de masas (AMFC)• El sistema AMFC diseñado por Agilent controla con precisión todos los flujos de gas estándar (4 flujos de gas argón y 2 flujos de gas de celda en sistemas ORS) por medio de sofisticados sensores de presión electrónicos. 7.- Sistema de reacción octopolo• Celda de colisión/reacción para una eliminación muy eficiente de las interferencias producidas por especies poli atómicas. Exclusivo modo de colisión con He para el análisis fiable de matrices de muestra desconocidas. Modo de reacción con H para aplicaciones con semiconductores y límites de detección extremos para Se.8.-Sistema de vacío y analizador• Cuadrupolo de alta frecuencia a 3 MHz con exclusivas barras de sección transversal realmente hiperbólica para una excepcional sensibilidad de la abundancia y separación de picos.• Única bomba turbo molecular de flujo dividido con una única bomba rotatoria para el vacío previo.9.-Sistema de detección avanzada• Detector simultáneo de pulsos/analógico con calibración plenamente automatizada. Modo analógico de alta velocidad para señales transitorias. • El exclusivo amplificador logarítmico proporciona nueve órdenes de rango dinámico. Máxima concentración medible >1000 ppm.

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Conversión de unidades de medición

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