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RÉSUMÉ
Aujourd’hui, l’intérêt du couplage plasma induit par haute fréquence/ spectrométrie de masse (ICP-MS) ne laisse aucun doute. En effet, ce type d’équipement, du fait entre autres de sa facilité de mise en œuvre, d’un nombre limité d’interférences chimiques et spectrales, des qualités de sa source, est devenu très présent dans les laboratoires, même s’il n’offre pas encore à ce jour de limites de détection très basses. Parmi les appareillages, citons notamment le filtre quadripolaire, les secteurs magnétique et électrostatique, le temps de vol… leurs principes de fonctionnement et leurs performances analytiques sont détaillés dans cet article.
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Hugues PAUCOT : Docteur ès Sciences - UT2A – Ultra Traces Analyses Aquitaine, Pau
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Martine POTIN-GAUTIER : Professeur – Université de Pau et des Pays de l'Adour - CNRS, LCABIE, IPREM UMR 5254, Pau
INTRODUCTION
Introduit commercialement dès 1983, l'ICP-MS (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry), technique de quantification élémentaire basée sur l'analyse par spectrométrie de masse d'ions générés par un plasma à couplage inductif, fait dorénavant partie intégrante du parc analytique de nombreux laboratoires. Outre l'obtention de limites de détection de l'ordre du ng/L en phase dissoute et du μg/kg en phase solide, cette technique analytique est également la seule, en spectrométrie atomique, à pouvoir fournir des informations isotopiques.
Alors que l'ionisation des éléments est toujours basée sur l'introduction de l'échantillon dans un plasma de gaz rare, c'est-à-dire un gaz ionisé mais globalement électriquement neutre et caractérisé par la présence d'électrons libres, divers types de spectromètres de masse peuvent être utilisés. Parmi ceux-ci, on trouve actuellement le filtre quadripolaire, les secteurs magnétique et électrostatique, le temps de vol et, beaucoup plus rarement, la trappe à ions.
Les divers principes de fonctionnement, les performances analytiques ainsi que l'état du marché sont décrits dans cet article.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1992 par Jean-Michel MERMET, Emmanuelle POUSSEL
- Version archivée 2 de sept. 1999 par Jean-Michel MERMET, Emmanuelle POUSSEL
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1. Intérêt du couplage ICP-MS
Les premiers appareils commerciaux faisant appel à un plasma de gaz rare induit par couplage haute fréquence comme source d'atomisation, d'ionisation et d'excitation, associé à une détection par spectrométrie d'émission atomique, encore appelés ICP-OES (Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometry ), datent de 1974 [P 2 719]. Du fait de ses performances, de sa facilité de mise en œuvre et d'un nombre d'interférences relativement limité, ce type de couplage est maintenant extrêmement répandu dans les laboratoires. Toutefois, quels que soient leurs avantages, les performances de ces appareils sont insuffisantes dans les cas où des limites de détection extrêmement basses sont recherchées.
Suite à son introduction en 1983, l'utilisation d'un plasma à couplage inductif comme source d'ions pour un spectromètre de masse (ICP-MS) a fini par connaître un succès presque aussi important. Si les performances obtenues peuvent expliquer ce succès, cela tient essentiellement aux qualités mêmes de la source, à savoir :
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coût modéré du gaz plasmagène, essentiellement l'argon, compte tenu de son abondance naturelle (environ 1 % dans l'atmosphère) ;
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absence de réactivité du milieu initial, du fait de l'utilisation d'un gaz rare monoatomique, ce qui limite fortement la formation d'espèces moléculaires, potentiellement interférentes dans le plasma et donc dans le spectre issu du gaz initial ;
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température élevée du plasma (de l'ordre de 6 000 à 8 000 K) qui, liée à un temps de séjour des atomes de l'ordre de quelques millisecondes, permet une bonne ionisation des analytes et la destruction quasi complète des molécules issues de l'échantillon.
En conséquence, ces performances conduisent à un nombre limité d'interférences chimiques et spectrales, ce qui induit un degré élevé de spécificité élémentaire.
De plus, en ICP-MS, l'efficacité de l'ionisation des éléments entraîne...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FASSEL (V.A.) - Quantitative elemental analysis by plasma emission spectroscopy. - Science, 202, p. 185 (1978).
-
(2) - WILBUR (S.), SUGIYAMA (N.) - Direct analysis of undiluted seawater by ICP-MS using a novel high matrix introduction system. - Spectroscopy, p. 12, mars 2008.
-
(3) - WESTPHAL (C.), KAHEN (K.), RUTKOWSKI (W.), ACON (B.), MONTASER (A.) - Demountable direct injection high efficiency nebulizer for inductively coupled plasma mass spectrometry. - Spectrochim. Acta, 59B, p. 353 (2004).
-
(4) - CAUMETTE (G.), LIENEMANN (C.P.), MERDRIGNAC (I.), PAUCOT (H.), BOUYSSIERE (B.), LOBINSKI (R.) - Sensitivity improvement in ICP-MS analysis of fuels and light petroleum matrices using a microflow nebulizer and heated spray chamber sample introduction. - Talanta, 80, p. 1039 (2009).
-
(5) - FASSEL (V.A.), BEAR (B.R.) - Ultrasonic nebulization of liquid samples for analytical inductively coupled plasma atomic spectroscopy : an update. - Spectrochim. Acta, 41B, p. 1089 (1986).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Les principaux constructeurs et modèles distribués en Europe sont donnés dans le tableau 1.
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