Application
3-1 Analyse de concentration infinitésimale
Un des problèmes de l’ICP-MS est l’interférence spectrale qui se produit lorsque le spectre des ions ou des ions moléculaires ayant le même numéro de masse que l’élément objectif se chevauche et interfère. L’interférence spectrale peut être catégorisée comme suit :
En particulier dans le cas de 1., où l’Argon (Ar) contenu dans le gaz de plasma est une cause principale, interfère uniformément avec tout échantillon. En conséquence, la mesure des éléments interférés par les ions moléculaires Ar est effectuée dans une condition de fond élevé, ce qui rend les mesures de concentrations infinitésimales extrêmement difficiles.
Chart 1 : Principaux ions moléculaires Ar
Le graphique 1 montre les principaux éléments affectés par les ions moléculaires d’origine Argon. K, Ca et Fe sont particulièrement touchés, car les niveaux d’ions moléculaires Ar pour ces éléments vont de quelques dizaines à quelques centaines de ppb lorsqu’ils sont convertis en concentration pour chaque élément, et les analyses d’ordre ppt dans ces conditions sont presque impossibles. Cool Plasma Measurement s’attaque au problème de l’analyse des concentrations infinitésimales pour les éléments affectés par les ions moléculaires Ar. Comme son nom l’indique, Cool Plasma fait référence à la température inférieure à la normale du plasma. Les ions moléculaires Ar sont difficiles à produire dans un état de plasma froid et le bruit de fond devient aussi faible que possible. Par conséquent, la limite de détection inférieure s’améliore. Le graphique 2 montre la limite de détection (DL) et la concentration équivalente du fond (BEC) dans des conditions de plasma froid. Le niveau de fond est réduit à 1ppt ou moins, rendant possible l’analyse d’ordre ppt.
| Elément | Nombre de masse | DL(ppt) | BEC(ppt) |
|---|---|---|---|
| Na | 23 | 0,05 | 0.07 |
| Al | 27 | 0.05 | 0.03 |
| K | 39 | 0.18 | 0.57 |
| Ca | 40 | 0.19 | 0.71 |
| Fe | 56 | 0.28 | 0.54 |
| Cu | 63 | 0.09 | 0.08 |
DL: Concentration calculated by multiplying the repeated measurement result of the blank by 3
BEC: The blank value converted to concentration
Chart 2: Detection Limit and Background with Cool Plasma
3-2 Application in Environmental Sample Measurement
Environmental samples such as stream water and lake water contain many matrix components in addition to the measured elements. Therefore, many problems occur when measuring these matrix components with ICP-MS.
One is the spectral interference mentioned in the Cool Plasma description. Le plasma froid peut réduire les ions moléculaires d’origine Argon, mais en même temps augmente les ions moléculaires des éléments contenus dans l’échantillon. De plus, comme il y a un fort effet de désensibilisation dû à la matrice, il ne peut pas être utilisé en pratique pour les échantillons environnementaux. Par conséquent, l’interférence spectrale doit être réduite en utilisant d’autres approches. Il existe plusieurs formes d’ions moléculaires et les ions moléculaires d’oxydes ont un effet particulièrement important. Un grand pourcentage d’ions oxydes est produit à partir de l’oxygène de l’eau (H2O) contenue dans l’échantillon. Par conséquent, la réduction de la teneur en eau d’un échantillon peut réduire considérablement la production d’oxydes. De même, les conditions de plasma et la forme de l’interface d’échantillonnage dans l’unité de vide peuvent modifier considérablement le taux de production d’oxydes, de sorte que l’optimisation de ces conditions peut réduire la production d’oxydes.
SPQ9000 utilise un nébuliseur de traces (abaisse la teneur en eau), un refroidissement de la chambre de pulvérisation (évacue l’eau), une torche à plasma pour les échantillons environnementaux (définit les conditions de plasma pour rendre la production d’ions difficile) et des cônes pour les échantillons environnementaux (réduisent la production d’ions moléculaires) pour rendre possible des mesures avec peu d’interférences spectrales.
Chart 3 : Analyse de l’eau d’un cours d’eau
Chart 3 montre une mesure standard de l’eau d’un cours d’eau en vente auprès de la Japan Society for Analytical Chemistry
3-3 Combinaison avec la chromatographie
Les éléments dangereux tels que l’arsenic, le chrome et le brome ont une toxicité variable en fonction de leur forme chimique. La mesure avec ICP-MS ne peut être utilisée que pour acquérir des informations sur la concentration totale, et non sur la toxicité. Récemment, les techniques qui combinent l’ICP-MS avec des équipements de chromatographie tels que la chromatographie ionique (IC) et la chromatographie liquide à haute performance (HPLC) ont retenu l’attention. Dans ces cas, l’ICP-MS est utilisé comme détecteur pour l’équipement de chromatographie, ce qui permet une plus grande sensibilité que l’utilisation de l’équipement de chromatographie seul. Ici, nous allons présenter un exemple d’analyse simultanée des ions bromate et des ions bromiques dans l’eau du robinet en utilisant une combinaison avec IC.
Les ions bromiques eux-mêmes ne sont pas dangereux, mais si un traitement à l’ozone est utilisé pour désinfecter l’eau du robinet, un sous-produit, l’ion bromate, est produit. Les ions bromate sont dangereux, il est donc important de déterminer la quantité de brome contenue sous forme d’ions bromate. Le DX-500 de Dionex Corporation a été utilisé comme IC.
La figure 2 montre les résultats de mesure des ions bromiques et bromates lorsque l’ICP-MS est combiné avec l’IC.
Figure 2 : Measurement Results of Bromic and Bromate Ions When Combined with IC
| IC | IC+ICP-MS | IC+ICP-MS | |
|---|---|---|---|
| Injection Rate (µL) | 200 | 200 | 500 |
| Bromic Ions | 0.8 | 0.09 | 0.02 |
| Bromate Ions | 0.5 | 0.11 | 0.02 |
unit: µg/L
* Detection in IC technique using conductivity detection.
Chart 4: Detection Limit When IC and ICP-MS Are Connected
When the injection rate was increased to 500uL, the detection limit was over 20 times better when compared to using IC alone.