ICP, en delvis ionisert gass som består av samme mengde negativt og positivt ladede partikler og som dannes og opprettholdes ved påvirkning av et høyfrekvent elektromagnetisk felt. Et induktivt koblet argonplasma benyttes som atomiserings- og ioniseringskilde i analyseteknikkene ICP-AES og ICP-MS. Argonplasmaet dannes i en brenner eller fakkel (engelsk: torch) som vist i figuren. Temperaturen i den delen av plasmaet som benyttes til analytiske målinger er vanligvis ca. 6000 – 8000 °C.

ICP-AES eller ICP-OES, induktivt koblet plasma atomemisjonspektrometri eller induktivt koblet plasma optisk emisjonspektrometri, er en instrumentell kjemisk analysemetode for å bestemme grunnstoffer basert på å måle karakteristisk emisjon av elektromagnetisk stråling fra grunnstoffenes eksiterte atomer og ioner (se atomemisjonspektrometri). Vanligvis pumpes en løsning av prøven inn i plasmaet via en forstøver som danner en fin aerosol av prøveløsningen. Prøven transporteres gjennom plasmaet, og den høye temperaturen fører til at prøvekomponentene atomiseres og ioniseres. En liten del atomene/ionene blir eksitert og gir opphav til karakteristisk elektromagnetisk stråling idet de går tilbake til sine grunntilstander. Hvert grunnstoff gir emisjon ved et stort antall bølgelengder i UV-synlig området, opptil flere tusen for enkelte av dem. For hvert grunnstoff som skal kvantifiseres, måles intensiteten av strålingen ved en eller flere karakteristiske bølgelengder for grunnstoffet med et høyoppløselig optisk spektrometer. Intensiteten som måles er proporsjonal med konsentrasjonen av grunnstoffet. Ca. 70 forskjellige grunnstoffer (hovedsakelig metallene samt svovel, fosfor og jod) kan bestemmes samtidig. Deteksjonsgrensene er vanligvis i størrelsesorden ng/ml (10–9 g/ml) for vandige løsninger av grunnstoffene.

ICP-MS, induktivt koblet plasma massespektrometri, er en instrumentell kjemisk analysemetode for å bestemme grunnstoffer hvor et ICP av samme type som i ICP-AES benyttes som ioniseringskilde for prøven, og et massespektrometer benyttes for separasjon og deteksjon av ionene. Introduksjon av prøver i plasmaet er som for ICP-AES. For de fleste grunnstoffer er ioniseringsprosenten mer enn 90 %. En smal stråle av den ioniserte gassen fra plasmaet (som holdes ved en atmosfære trykk) ledes via en liten åpning inn i massespektrometeret (som opereres under et høyt vakuum). Ca. 75 grunnstoffer og ca. 300 isotoper (masser i området 4–238 u) kan bestemmes samtidig. Deteksjonsgrensene er vanligvis i størrelsesorden pg/ml (10–12 g/ml) for vandige løsninger av grunnstoffene (dvs. ca. 1000 ganger lavere enn for ICP-AES). I tillegg til å bestemme totalinnholdet av grunnstoffer kan ICP-MS også benyttes for å bestemme isotoper og isotopforhold.

De første kommersielle ICP-AES- og ICP-MS-instrumentene kom på markedet henholdsvis i 1970- og 1980-årene. Instrumentene finnes nå i mange rutine- og forskningslaboratorier. De fleste grunnstoffene i grunnstoffenes periodesystem kan i prinsippet bestemmes med begge typer instrumenter. Dersom analyttene foreligger i svært lave konsentrasjoner, må imidlertid ICP-MS benyttes. For begge teknikker introduseres prøven vanligvis som en væske, og faste prøver må derfor løses/dekomponeres. I såkalt LA-ICP-MS (LA = laser ablasjon) benyttes en laserstråle til å flyktiggjøre en liten del av prøven som deretter ledes inn i plasmaet. LA-ICP-MS benyttes mye til å studere overflater eller ta opp dybdeprofiler i faste materialer. Sammenkobling av ICP-MS med en gasskromatograf (GC) eller væskekromatograf (HPLC) gir mulighet til å separere komponentene i prøven før de detekteres og kvantifiseres. HPLC-ICP-MS kan for eksempel benyttes for å få informasjon om metallene foreligger som frie ioner og/eller bundet i forskjellige molekyler i prøvene, og de forskjellige metallforbindelsene kan identifiseres og kvantifiseres. Slike analyser er viktige fordi toksisiteten og reaktiviteten av et metall er forskjellig for frie ioner av metallet og de ulike metallforbindelsene.

ICP-AES og ICP-MS er blant de mest anvendbare og nøyaktige analyseteknikkene for metallbestemmelser og har et stort anvendelsesområde blant annet innen miljøovervåking, forskjellig typer industri, rettskjemi, medisin og naturvitenskaplig forskning. Instrumentene har automatisk prøveinnføring og er koblet mot en PC for styring av instrumentparameterne og for behandling av data.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål til artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.