Induktív csatolású plazma optikai emissziós spektroszkópia

ICP-OES

A mérés egyik legfontosabb lépése a mérendő oldatról a lehető legtöbb információ összegyűjtése, többek között a mintában lévő hozzávetőleges sókoncentráció, a minta pH-ja, a kérdéses elem koncentrációja, ha preparatív mintáról van szó milyen lépésekkel történt a szintézis, milyen vegyületek lettek hozzáadva a folyadékhoz. Ha ismeretlen (általában valamilyen környezeti) minta érkezik ICP-OES analízisre vagy nem állnak rendelkezésre a fenti információk egy gyors pH és vezetőképesség méréssel gyorsan eldönthető, hogy szükség van-e hígításra esetleg a minta semlegesítésére. Laboratóriumunkban Mettler Toledo SevenExcellence multiméter áll rendelkezésre, mellyel pH és vezetőképességen felül akár redoxpotenciált (ORP), össz. oldott anyag mennyiséget (TDS) vagy oldott oxigén koncentrációt (DO) is van lehetőségünk mérni.

Miután sikerült eldöntenünk milyen lépéseket kell végrehajtanunk a mérés megkezdése előtt a mintákon, megkezdődhet az esetleges hígítás, a minták savanyítása és a belső standard hozzáadása. A minták savanyítása nagy tisztaságú koncentrált salétromsavval történik, erre a lépésre azért van szükség, hogy a belső standard (1 ppm ittrium) és az oldatban lévő fémek stabilak maradjanak és ne keletkezzen csapadék. Nagyon fontos lépés az oldat homogenizálása.

Következő lépés a mérési paraméterek beállítása. Általánosságban a fontosabb paramétereink közül 1200 W generátor teljesítménnyel, 11 l/min Ar árammal (plazma gáz) és 1.5 ml/min minta térfogatárammal dolgozunk. A mátrix hatásoktól és az adott elem koncentrációjától függően radiális vagy axiális nézetben történik a mérés (radiális nézetben kisebb a mátrix hatás mivel a plazma egy kisebb térfogatát elemezzük, míg axiális nézetben több információ jut a detektorhoz, ami bizonyos esetekbe növelheti a kimutatási határt, viszont a mátrix hatást is). Nagyon tömény oldat esetén (ha a detektorunk "kivirágzana" azaz telítődne - nem tudná feldolgozni elég gyorsan a jelet) lehetőségünk van egy adott elemnél kevésbé érzékeny vonalat választani vagy a plazma és a detektor közé egy szűrőt beforgatni, amely fotonok 1/50 részét engedi csak át.

A minták mérésének megkezdése előtt vak és kalibráló oldatokat mérünk. Vak oldat mérésére azért van szükség, hogy a mintaelőkészítés során fellépő esetleges szennyeződéseket kiszűrjük és megadjuk a kalibráció egyenes (0,0) pontját. A plazmalángba bejutó minta mennyiségét a porlasztás hatásfoka (a mintánk 2-3 %-a jut el a plazmába) határozza meg, ami függ az oldatban jelenlévő sókoncentrációtól (minél nagyobb az oldatban lévő sókoncentráció annál kevesebb minta jut a plazmába). Belső standard alkalmazására a porlasztási hatásfok ingadozása miatt van szükség. A vak oldat Type I tisztaságú (R > 18,2 MOhm) vizet, 1 % salétromsavat és 1 ppm ittriumot tartalmaz. A kiértékelés során a vak oldatban mért ittrium jelet tekintjük 100 %-nak, ehhez korrigáljuk a porlasztási hatékonyság változását. Laboratóriumunkban 4 pontos kalibrációt (0.01 ppm, 0.1 ppm, 1 ppm és 10 ppm) hajtunk végre multielemes kalibráló sorral, mely 33 elemet tartalmaz. A kalibráló sorok Merck IV többelemes standardon alapszanak, mely egy elemes standardokkal került kiegészítésre. A kalibrációnk és méréseink jóságát hiteles mintákkal (CRM) ellenőrizzük. Leggyakrabban használt bizonylattal rendelkező oldatunk a NIST 1643f víz standard. Ha a mért elem koncentrációja kívül esik a kalibráció tartományon, akkor hígítással a tartományon belülre kell állítani. Az ICP-OES kalibrációs egyenese 4-5 nagyságrenden keresztül lineáris marad, így ha a mért elem koncentrációja közel van a kalibrációs tartományunk felső határához, akár el is fogadhatjuk a számolt eredményt (mivel a hígítás is bizonytalanságot visz az eredményünkbe).

A minták mérésére rendelkezésünkre áll egy 180 helyes mintaváltó, amellyel akár napi 150-180 mintát is meg tudunk mérni. 2 minta között a felszívó szonda és a csőrendszer mosatva van 1% salétromsavat tartalmazó vízzel. A mintákból való jel kiolvasása a minta plazmába való bejutása után 10-15 másodperccel történik, hogy legyen idő a plazma stabilizálódására. A mérések után lehetőség van spektrumokon a háttérillesztés és az integrálások ellenőrzésére, esetleges módosításokra ha a mátrix azt kívánja. Az eredményeinket xlsx formátumban (kérésre txt) közöljük, a kalibrációs egyenes paramétereivel és a belső standardok ingadozásával együtt. ICP-OES méréstechnikával mérhető elemek listája erre a linkre kattintva érhető el.

A berendezéshez rendelkezésünkre áll hidridgenerátor, amellyel arzén, bizmut, antimon, szelén és higany nagyobb érzékenységgel mérhető, így az egyre szigorúbb kimutatási határok elérhetők.

2022.07.26. Szerző: Czömpöly Ottó