Instrumentation
Couplage plasma induit par haute fréquence – spectrométrie de masse

P2720 v2 Archive

Instrumentation
Couplage plasma induit par haute fréquence – spectrométrie de masse

Auteur(s) : Jean-Michel MERMET, Emmanuelle POUSSEL

Date de publication : 10 sept. 1999

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Sommaire
Médias

Présentation

1 - Intérêt du couplage ICP-MS

2 - Utilisation du plasma HF comme source d’ions

3 - Instrumentation

3.1 - Générateur HF et torche à plasma
3.2 - Interface
3.3 - Systèmes d’introduction d’échantillons
3.4 - Analyseur des ions
3.5 - Optique ionique
3.6 - Systèmes de détection
3.7 - Spectres observés

Tableau 1 Tableau 2
3.8 - Paramètres de fonctionnement

4 - Possibilités analytiques

4.1 - Limites de détection
4.2 - Effets interéléments
4.3 - Concentration en sel
4.4 - Applications isotopiques
4.5 - Couplage avec des méthodes de séparation

5 - Conclusion

Bibliographie & annexes

Présentation

Auteur(s)

Jean-Michel MERMET : Ingénieur de l’École nationale supérieure de chimie de Strasbourg Docteur ès Sciences Directeur de Recherche au CNRS - Laboratoire des sciences analytiques de l’université Claude-Bernard (Lyon I)
Emmanuelle POUSSEL : Docteur Chargée de Recherche au CNRSLaboratoire des sciences analytiques de l’université Claude-Bernard (Lyon I)

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INTRODUCTION

Compte tenu d’une demande croissante pour l’analyse de traces, de nouvelles méthodes d’analyse élémentaire sont développées pour améliorer les limites de détection afin d’obtenir des valeurs de l’ordre du ppb masse (10^–9) dans un solide ou du ng.L^–1 dans un liquide. Parmi ces méthodes, la spectrométrie de masse inorganique utilisant un plasma à couplage inductif comme source d’ionisation connaît un développement commercial important. Plusieurs types de spectromètre de masse sont présentement utilisés, filtre quadripolaire, secteur magnétique ou temps de vol, permettant d’accéder à des limites de détection très basses, tout en exploitant l’information isotopique par mesure de rapports isotopiques ou utilisation de la méthode de dilution isotopique. Les raisons d’utiliser la spectrométrie de masse, la justification du choix d’un plasma à couplage inductif, la mise en œuvre et les performances analytiques seront décrites dans cet article.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

Version archivée 1 de juil. 1992 par Jean-Michel MERMET, Emmanuelle POUSSEL
Version courante de juin 2010 par Hugues PAUCOT, Martine POTIN-GAUTIER

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-p2720

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3. Instrumentation

3.1 Générateur HF et torche à plasma

HAUT DE PAGE

3.1.1 Problème d’adaptation du générateur HF – inducteur

Le plasma reçoit une énergie de façon permanente sous forme d’un champ électrique produit par un générateur HF.

Les différentes technologies des générateurs HF disponibles sur le marché, oscillateur piloté par quartz et oscillateur libre, sont utilisées en couplage ICP-MS. Dans tous les cas, la première adaptation consiste à tourner l’inducteur qui sert à créer la décharge de 90, de façon à faire travailler la torche horizontalement. Les fréquences du générateur sont soit 27 MHz soit 40 MHz et les puissances maximales sont d’au moins 1,5 kW.

En spectrométrie d’émission, il n’existe généralement pas de masse métallique au voisinage de l’inducteur qui sert à créer la décharge. C’est pourquoi l’une des bornes est à la masse et l’autre à la haute tension (figure 1). Lors des premières expériences de couplage entre un plasma et un spectromètre de masse avec l’utilisation d’un large trou (environ 1 mm), un arcage important entre la spire (inducteur) et l’orifice de l’échantillonneur (premier cône de l’interface, cf. § 3.2 ) a été constaté. Parmi les inconvénients d’un tel arcage, on peut noter l’érosion du trou et donc modification de sa forme, des ions provenant du cône, des photons supplémentaires augmentant le fond spectral, une énergie des ions plus élevée avec une dispersion plus importante. Apparemment, cet arc est provoqué par un effet capacitif entre le plasma et l’échantillonneur, dû au potentiel plasma. Ce potentiel, compris entre quelques volts et 20 V suivant les montages, peut être évalué à l’aide d’une sonde en tungstène [7, 8].

Plusieurs modifications existent : la plus simple consiste à effectuer la mise à la masse du côté du premier cône...

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