14.13 : Espectroscopia de emisión atómica con plasma acoplado inductivamente: instrumentación

El plasma acoplado inductivamente (ICP) es la fuente de plasma común que se utiliza en la espectroscopia de emisión atómica (AES), una técnica que detecta y analiza varios elementos en una muestra. Este método se denomina a menudo espectroscopia de emisión atómica con plasma acoplado inductivamente (ICP-AES).

Hay tres tipos principales de instrumentos de espectroscopia de emisión atómica con plasma acoplado inductivamente (ICP-AES): secuencial, multicanal simultáneo e instrumentos de transformada de Fourier, siendo estos últimos los menos utilizados. El ICP-AES secuencial analiza cada elemento individualmente, donde el instrumento está programado para moverse de la línea de un elemento a otro, deteniéndose unos segundos en cada uno para medir las intensidades de las líneas de manera satisfactoria. Por otro lado, los instrumentos multicanal están diseñados para medir las intensidades de las líneas de emisión de múltiples elementos simultáneamente o casi. Si bien los instrumentos secuenciales son más sencillos, requieren más tiempo y consumo de muestra, lo que los hace más costosos a largo plazo.

Los espectrómetros de emisión secuencial y multicanal pueden utilizar un espectrómetro de rejilla clásico o un espectrómetro echelle. Los monocromadores de rejilla, que suelen incluirse en instrumentos secuenciales, utilizan una rejilla holográfica con 2400 o 3600 ranuras por milímetro. La rejilla se hace girar con un motor paso a paso controlado digitalmente para enfocar diferentes longitudes de onda de forma secuencial y precisa en la ranura de salida. Los espectrómetros de barrido giratorio son instrumentos secuenciales que escanean muy rápidamente hasta una longitud de onda cercana a una línea de interés antes de reducir la velocidad para escanear a través de la línea en pequeños pasos. Este método minimiza el tiempo empleado en regiones de longitud de onda no útiles.

Por otro lado, un espectrómetro echelle puede funcionar como un instrumento de barrido o como un espectrómetro multicanal simultáneo. Los instrumentos multicanal simultáneos incorporan un policromador o un espectrógrafo. Los policromadores contienen una serie de tubos fotomultiplicadores para la detección, pero los espectrógrafos utilizan dispositivos de inyección de carga (CID) bidimensionales o dispositivos acoplados a la carga (CCD) como transductores. En algunos espectrómetros de emisión multicanal, los fotomultiplicadores se ubican detrás de rendijas fijas a lo largo de la curva focal de un policromador de rejilla.

Aunque no se utilizan ampliamente en AES, los espectrómetros de transformada de Fourier ofrecen beneficios como una amplia cobertura de longitudes de onda, velocidad, alta resolución, mediciones de longitudes de onda de alta precisión, amplio rango dinámico, tamaño compacto y gran rendimiento óptico. En general, los instrumentos AES brindan diferentes capacidades, desde escaneo secuencial hasta detección multicanal simultánea y análisis de transformada de Fourier, lo que permite a los investigadores y analistas elegir el enfoque más adecuado para sus necesidades analíticas específicas.