1
Problema com Limite Detecção?
NãoNão
SimSim
Radial
SimSim
SimSim SimSim
NãoNão
Axial
> 10 % Sólidos Dissolvidos?
Axial & RadialAxial & RadialComo Como escolher escolher ??
Radial +
USN
DiagramaDiagrama de de Blocos Blocos ICPICP
Sistema de introdução
de amostra
Tocha PolicromadorSistema de RF
Detector
Interface PC/Periféricos
Introdução de AmostrasIntrodução de AmostrasNebulizadorNebulizador PneumáticoPneumático
2
Introdução de AmostrasIntrodução de AmostrasNebulizadorNebulizador PneumáticoPneumático
Introdução de AmostrasIntrodução de AmostrasNebulizadorNebulizador PneumáticoPneumático
A
B
W
� Aerossol primário: Aerossolque é gerado a partir donebulizador (A)
� Aerossol terciário: Aerossolque existe após a saída dacâmara de nebulização (B)
� Descarte (W) =A-B
� Eficiência de Transporte.: % da amostra nebulizada quedeixa a câmara denebulização
Introdução de AmostrasIntrodução de AmostrasNebulizadorNebulizador PneumáticoPneumático
3
Introdução de AmostrasIntrodução de AmostrasCâmara deCâmara de NebulizaçãoNebulização
Câmara Sturman-Masters Câmara Ciclônica
Introdução de AmostrasIntrodução de AmostrasCâmara deCâmara de NebulizaçãoNebulização
Alto teor de sólidos dissolvidos Solvente orgânico
Introdução de AmostrasIntrodução de AmostrasCâmara deCâmara de nebulizaçãonebulização
4
Introdução de AmostrasIntrodução de AmostrasBomba PeristálticaBomba Peristáltica
Introdução de AmostrasIntrodução de AmostrasTubos de BombeamentoTubos de Bombeamento
Introdução de AmostrasIntrodução de AmostrasNebulização UltrassônicaNebulização Ultrassônica
5
Introdução de AmostrasIntrodução de AmostrasNebulização UltrassônicaNebulização Ultrassônica
Introdução de AmostrasIntrodução de AmostrasAnálise de Sólidos Análise de Sólidos -- SuspensãoSuspensão
Introdução de AmostrasIntrodução de AmostrasAnálise de Sólidos Análise de Sólidos -- SuspensãoSuspensão
6
Silva, C.S., et al., Quim. Nova 25 (2202): 1194
Introdução de AmostrasIntrodução de AmostrasAnálise de Sólidos Análise de Sólidos -- SuspensãoSuspensão
Introdução de AmostrasIntrodução de AmostrasAnálise de Sólidos Análise de Sólidos –– Laser Laser AblationAblation
� As(V)→As (III) – AsH3(g)
� Se(VI)→Se(IV) – SeH4(g)
� Sb(V)→Sb(III) – SbH3(g)
� Bi(III) – BiH3(g)
� Ge (IV) – GeH4(g)Reação química
BH4- + 3H2O + H+ → H3BO3 + 4 H2
GERADOR DE HIDRETOSGERADOR DE HIDRETOS
VAPOR FRIOVAPOR FRIO
� Hg – único elemento que a P ambiente forma um gás� Agente redutor: Sn2+/H+ ou NaBH4/H+
Reação química
Hg2+(aq) → Hg0(g)
Introdução de AmostrasIntrodução de AmostrasGeração de Vapor QuímicoGeração de Vapor Químico
7
Dreno
AmostraÁcidoRedutor
Bomba peristálticaBobina de reação
SeparadorGás/líquido
Saída para ICP
ArgônioControlador de fluxo
Introdução de AmostrasIntrodução de AmostrasGeração de Vapor QuímicoGeração de Vapor Químico
Sistema ÓticoSistema ÓticoResoluçãoResolução
inte
nsi
dade
Comprimento de onda
Sistema ÓticoSistema ÓticoConfiguração SeqüencialConfiguração Seqüencial
8
Sistema ÓticoSistema ÓticoConfiguração SeqüencialConfiguração Seqüencial
Tocha
redefiltro
M3
M6
Placa refratora
PMT A PMT B
Lente colimadora
M2
M1
Lampadade Hg
M4
M5
Espelho devarredura
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 ÓticoSistema ÓticoConfiguração SeqüencialConfiguração Seqüencial
CIRCULO DE ROWLAND
Sistema ÓticoSistema ÓticoConfiguração SimultâneaConfiguração Simultânea
9
Sistema ÓticoSistema ÓticoConfiguração SimultâneaConfiguração Simultânea
Sistema ÓticoSistema ÓticoConfiguração SequencialConfiguração Sequencial//Circulo Circulo de Rowlandde Rowland
Configuração Configuração SeqüêncialSeqüêncial
�Flexibilidade� Resolução�Tempo de leitura – função do No
de elementos determinados�Recalibração da ótica freqüente� Maior consumo de gás
Configuração Círculo de Configuração Círculo de RowlandRowland
� Velocidade analítica� Configuração personalizada� Menor consumo de argônio� Ótica sem partes móveis
Sistema ÓticoSistema ÓticoPolicromador EchellePolicromador Echelle
10
Sistema ÓticoSistema ÓticoPolicromador EchellePolicromador Echelle
Sistema ÓticoSistema ÓticoPolicromador EchellePolicromador Echelle
Grade EchelleLuz monocromática
Prisma CaF2Detector CCD
Sistema ÓticoSistema ÓticoPolicromador EchellePolicromador Echelle
11
Sistema ÓticoSistema ÓticoPolicromador EchellePolicromador Echelle
Sistema ÓticoSistema ÓticoPolicromador EchellePolicromador Echelle
Sistema ÓticoSistema ÓticoConfigurações Configurações Dual ViewDual View
12
catodo
e-
radiação
amplificador
90 V+-
anodo
Fototubo
São dispositivos capazes de transformar a energia de um fóton de luz em energia
elétrica (Efeito fotoelétrico).
DetectorDetectorFotomultiplicadoraFotomultiplicadora
Energialuminosa
Fotocatodo
Anodo
Dinodos(9-13)
Janela dequartzo
Isolante
*Amplificação do sinal em um fator de 100 milhões
e-
e-
e-e-e-e- e-
e-
e-e-
e-
e-
e-
DetectorDetectorFotomultiplicadoraFotomultiplicadora
DetectorDetectorCCD CCD -- Charge Coupled DeviceCharge Coupled Device
13
DetectorDetectorCCD CCD -- Charge Coupled DeviceCharge 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
DetectorDetectorCCD CCD -- Charge Coupled DeviceCharge Coupled Device
DetectorDetectorCCD CCD -- Charge Coupled DeviceCharge Coupled Device
14
DetectorDetectorCCD CCD -- Charge Coupled DeviceCharge Coupled Device
C-re adout line
C-re gis ters
B-regis te rs
A-regis te rsP hotoa ctive a rea
Anti-blooming dra in
DetectorDetectorCCD CCD -- Charge Coupled DeviceCharge Coupled Device
DetectorDetectorCCD CCD -- Charge Coupled DeviceCharge Coupled Device
15
Pb 220.353
Cu 221.458
DetectorDetectorSCD SCD –– Segmented Charged DeviceSegmented Charged Device
Volume de observaçãoBobina de indução
Canal central
Altura deobservação
Bobina deindução
Volume de observação
Canal central
10,000 K
8,000 K6,500 K
6,000 K
Temperatura (± 10%)
Interfaces ICP AxialInterfaces ICP AxialRemoção da Zona Remoção da Zona de de RecombinaçãoRecombinação
Gás: Ar sintético/N2; Vazão: ~ 20 L min-1
Interfaces ICP AxialInterfaces ICP AxialShear Gas Shear Gas –– Gas PerpendicularGas Perpendicular
16
Interfaces ICP AxialInterfaces ICP AxialExtraction InterfaceExtraction Interface
(a)Gás: Ar (Vazão: 3 L min-1)
Interfaces ICP AxialInterfaces ICP AxialCCI CCI -- Cooled Cone InterfaceCooled Cone Interface
Configuração AxialConfiguração AxialElevado teor de sólido dissolvidoElevado teor de sólido dissolvido
17
Ionização1 e-
MX (aq)
MX (s)
MX (g)
M (g)
M +(g)
Excitação EmissãoM +
(g)+ hv
Excitação EmissãoM *
(g) M (g)+ hv
Dessolvatação
Fusão/Vaporização
Atomização
Recombinação
molecular
Recombinação
Ion/elétron
M+*(g)
NebulizaçãoNebulização PneumáticaPneumática
Dados de PerformanceDados de Performance
EfeitoEfeito de de MatrizMatriz
18
INDUCTIVELY COUPLED PLASMAINDUCTIVELY COUPLED PLASMA
MASS SPECTROMETRY (ICPMASS SPECTROMETRY (ICP--MS)MS)
FONTE DE PLASMA
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)
(I) (II) (III)
MÉTODOS ESPECTROANALÍTICOS
Absorção atômica
Energia de um comprimento de
onda específico emitido pela
lâmpada de catodo oco
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
Comprimento de onda específico é
absorvido promovendo um elétron a um
nível de maior energia, Absorção é
proporcional a concentração elementar
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,
Estado Fundamental
EstadoExcitado
-M
-M*
Estado Fundamental
EstadoExcitado
-M
-M*
Estado Fundamental
EstadoExcitado
-M
-M+
-M
19
FONTE DE PLASMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 900
20
40
60
80
100
Número atômico
Eficiênc
ia de ioniza
ção(%
)
Li
Be
B
C
BaMg
Al
Si
P
S
Cl
K
Ca
Sc V
Ti
Cr
Mn
Zn
Ga
GeCu
Fe
Ni
Co
As
Se
Br
Rb
Sr
Y
Zr
Nb
MoTc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
CsNa Lantanídeos Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
Au
Hg
Tl Pb
Bi
Po
Rn
Ra
Ac
NF KrHe
ONe Ar
Temperatura : 6,680K
Densidade eletrônica : 1.4714 x 10 cm-1
FONTE DE PLASMA
Ar 15,75eV
0 10 20 30 40 50 60 70 80 900
5
10
15
20
25
Número atômico
Potenc
iald
e Ioniza
ção (eV)
He 24,58eV
Li
Be
B
C
Ba
Mg
Al
Si
P
S
Cl
K
Ca
ScV
Ti
Cr
Mn
Zn
Ga
GeCu
Fe
Ni
CoAs
Se
Br
Rb
Sr
YZr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
In
Sn
SbTe
I
Xe
CsNa
Lantanídeos
Hf
Ta
W
Re
OsIr
Pt
AuHg
Tl
Pb
Bi
Po
Rn
Ra
Ac
N
F
Kr
He
O
Ne
Ar
8 eV
IONIZAÇÃO DA AMOSTRA
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 amostragem2. Cone “Skimmer”3. Primeira lente extratora4. Segunda lente extratora
5. Terceira lente extratora6. Zona de expansão”7. Feixe iônico focalizado
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