14.13 : Spettroscopia di emissione atomica al plasma accoppiato induttivamente: strumentazione

Il plasma accoppiato induttivamente (ICP) è la comune sorgente di plasma utilizzata nella spettroscopia di emissione atomica (AES), una tecnica che rileva e analizza i vari elementi in un campione. Questo metodo è spesso chiamato spettroscopia di emissione atomica al plasma accoppiato induttivamente (ICP-AES).

Esistono tre tipi principali di strumenti per la spettroscopia di emissione atomica al plasma accoppiato induttivamente (ICP-AES): gli strumenti sequenziali, i multicanale simultanei e gli strumenti a trasformata di Fourier, con questi ultimi che sono i meno comunemente utilizzati. L'ICP-AES sequenziale analizza ogni elemento singolarmente, dove lo strumento viene programmato per passare dalla linea di un elemento all'altro, fermandosi per alcuni secondi in ciascuna per misurare in modo soddisfacente le intensità delle linee. D'altro canto, gli strumenti multicanale sono progettati per misurare le intensità delle linee di emissione per più elementi simultaneamente o quasi. Sebbene gli strumenti sequenziali siano più semplici, richiedono anche più tempo e consumo di campioni, il che li rende più costosi a lungo termine.

Gli spettrometri a emissione sequenziali e multicanale possono utilizzare uno spettrometro a reticolo classico o uno spettrometro echelle. I monocromatori a reticolo, spesso presenti negli strumenti sequenziali, usano un reticolo olografico con 2400 o 3600 scanalature per millimetro. Il reticolo viene ruotato con un motore passo-passo a controllo digitale per mettere a fuoco le diverse lunghezze d'onda in sequenza e con precisione sulla fessura di uscita. Gli spettrometri slew-scan sono degli strumenti sequenziali che eseguono la scansione molto rapidamente a una lunghezza d'onda vicino a una linea d’interesse prima di rallentare per eseguire la scansione attraverso la linea a piccoli passi. Questo metodo riduce al minimo il tempo trascorso in regioni di lunghezza d'onda non utili.

D'altra parte, uno spettrometro echelle può funzionare come uno strumento di scansione o come spettrometro multicanale simultaneo. Gli strumenti multicanale simultanei incorporano un policromatore o uno spettrografo. I policromatori contengono una serie di tubi fotomoltiplicatori per il rilevamento, ma gli spettrografi usano dei dispositivi di iniezione di carica bidimensionali (CID) o dispositivi ad accoppiamento di carica (CCD) come i trasduttori. In alcuni spettrometri a emissione multicanale, i fotomoltiplicatori sono posizionati dietro delle fenditure fisse lungo la curva focale di un policromatore a reticolo.

Sebbene non siano ampiamente utilizzati nell’AES, gli spettrometri a trasformata di Fourier offrono dei vantaggi come l’ampia copertura di lunghezza d'onda, la velocità, l’alta risoluzione, le misurazioni di lunghezza d'onda altamente accurate, l’ampia gamma dinamica, le dimensioni compatte e la grande produttività ottica. Nel complesso, gli strumenti AES offrono diverse capacità, dalla scansione sequenziale alla rilevazione multicanale simultanea e all'analisi della trasformata di Fourier, consentendo ai ricercatori e agli analisti di scegliere l'approccio più adatto alle loro specifiche esigenze analitiche.