14.13 : Spectroscopie d'émission atomique à plasma inductif : instrumentation

Le plasma inductif (ICP) est la source de plasma couramment utilisée dans la spectroscopie d'émission atomique (AES), une technique qui détecte et analyse divers éléments dans un échantillon. Cette méthode est souvent appelée spectroscopie d'émission atomique à plasma inductif (ICP-AES).

Il existe trois principaux types d'instruments de spectroscopie d'émission atomique à plasma inductif (ICP-AES) : les instruments séquentiels, multicanaux simultanés et à transformée de Fourier, ces derniers étant moins couramment utilisés. L'ICP-AES séquentiel analyse chaque élément individuellement, l'instrument étant programmé pour passer d'une ligne d'élément à une autre, en s'arrêtant quelques secondes à chaque fois pour mesurer les intensités des lignes de manière satisfaisante. D'autre part, les instruments multicanaux sont conçus pour mesurer les intensités des lignes d'émission de plusieurs éléments simultanément ou presque. Bien que les instruments séquentiels soient plus simples, ils nécessitent plus de temps et de consommation d'échantillons, ce qui les rend plus coûteux à long terme.

Les spectromètres d'émission séquentiels et multicanaux peuvent utiliser soit un spectromètre à réseau classique, soit un spectromètre à échelle. Les monochromateurs à réseau, souvent présents dans les instruments séquentiels, utilisent un réseau holographique avec 2400 ou 3600 rainures par millimètre. Le réseau est mis en rotation avec un moteur pas à pas à commande numérique pour focaliser différentes longueurs d'onde de manière séquentielle et précise sur la fente de sortie. Les spectromètres à balayage progressif sont des instruments séquentiels qui balayent très rapidement une longueur d'onde proche d'une ligne d'intérêt avant de ralentir pour balayer la ligne par petits pas. Cette méthode minimise le temps passé dans les régions de longueur d'onde non utiles.

D'autre part, un spectromètre à échelle peut fonctionner soit comme un instrument de balayage, soit comme un spectromètre multicanal simultané. Les instruments multicanaux simultanés intègrent soit un polychromateur, soit un spectrographe. Les polychromateurs contiennent une série de tubes photomultiplicateurs pour la détection, mais les spectrographes utilisent des dispositifs d'injection de charge bidimensionnels (CID) ou des dispositifs à couplage de charge (CCD) comme transducteurs. Dans certains spectromètres d'émission multicanaux, les photomultiplicateurs sont situés derrière des fentes fixes le long de la courbe focale d'un polychromateur à réseau.

Bien qu'ils ne soient pas largement utilisés dans l'AES, les spectromètres à transformée de Fourier offrent des avantages tels qu'une large couverture de longueur d'onde, une vitesse, une haute résolution, des mesures de longueur d'onde très précises, une large plage dynamique, une taille compacte et un débit optique important. Dans l'ensemble, les instruments AES offrent différentes capacités, du balayage séquentiel à la détection multicanal simultanée et à l'analyse par transformée de Fourier, permettant aux chercheurs et aux analystes de choisir l'approche la plus adaptée à leurs besoins analytiques spécifiques.