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Possibilités analytiques
Couplage plasma induit par haute fréquence – spectrométrie de masse
P2720 v2 Archive

Possibilités analytiques
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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Présentation

1 - Intérêt du couplage ICP-MS

2 - Utilisation du plasma HF comme source d’ions

3 - Instrumentation

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

Sommaire

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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DOI (Digital Object Identifier)

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

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4. Possibilités analytiques

4.1 Limites de détection

En supposant une distribution gaussienne du bruit de fond, c’est-à-dire des fluctuations du fond, on admet que le signal net S d’un élément est significativement différent du fond lorsque sa valeur est au moins égale à trois fois l’écart-type s du bruit de fond. À ce signal on fait correspondre une limite de détection en concentration L en utilisant la droite d’étalonnage avec l’hypothèse que celle-ci est linéaire jusqu’au voisinage de L. La limite de détection est reliée au signal S obtenu pour une concentration c.

L = 3 c s /S

Toute amélioration de la limite de détection va être limitée par la présence d’un fond et surtout de ses fluctuations ou bruit. Dans le cas de la spectrométrie de masse, il ne devrait pas y avoir de fond dû au plasma puisque les électrons ne sont pas reçus sur le détecteur. En fait, on est essentiellement limité par le bruit du détecteur, d’une part le courant d’obscurité, d’autre part le bruit produit par l’arrivée éventuelle des photons. C’est pourquoi les installations commerciales fondées sur l’utilisation d’un filtre quadripolaire tentent d’éliminer l’arrivée de ces photons : dispositif d’arrêt des photons (photon stop) et détecteur hors axe. Dans le cas d’un spectromètre de masse à double secteur, l’élimination des photons est très efficace à cause de la courbure naturelle du système. Il en est de même avec les spectromètres à temps de vol à extraction orthogonale.

Une autre augmentation possible du bruit de fond est due au phénomène de numérisation du signal aux faibles valeurs.

Nota :

actuellement le fond est garanti inférieur à 10 coups/s sur les filtres quadripolaires et inférieur à 0,2 coups/s sur les systèmes à secteurs.

Il y a aussi une différence fondamentale entre les signaux obtenus en émission et en masse. En émission, jusqu’à présent, on isole une raie de l’élément parmi toutes les raies émises. Il y a donc une perte d’information très importante, surtout dans le cas d’éléments ayant beaucoup de raies sensibles, Ti par exemple. Dans le cas des ions, l’information est rassemblée dans un ou quelques...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - MERMET (J.M.), ROBIN (J.), TRASSY (C.) -   Excitation spectrographique – Plasmas induits par haute fréquence.  -  [P 2 719], Analyse et caractérisation (1988), épuisé.

  • (2) - MARICHY (M.), MERMET (M.), MERMET (J.M.) -   Relationship between detection limits and mechanisms in inductively coupled plasma atomic emission spectrometry.  -  J. Anal. Atom. Spectrom., 2, 561 (1987).

  • (3) - BOTTER (R.), BOUCHOUX (G.) -   Spectrométrie de masse.  -  [P 2 615], Analyse et caractérisation (1995).

  • (4) - HOUK (R.S.), FASSEL (V.A.), FLESCH (G.D.), SVEC (H.J.), GRAY (A.L.), TAYLOR (C.E.) -   Inductively coupled argon plasma as an ion source for mass spectrometric determination of trace elements.  -  Anal. Chem., 52, 2283 (1980).

  • (5) - DATE (A.R.), GRAY (A.L.) -   Applications of inductively coupled plasma mass spectrometry.  -  Blackie (1989).

  • (6)...

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