Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
LABORATORIO DI ANALISI CHIMICHE ELEMENTARI ICP-OES
TJA IRIS ADVANTAGE/1000 RADIAL PLASMA SPECTROMETER
Pastero Linda
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
[email protected]
tel: 011 670 51 41
Pastero Linda
1
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
Lo strumento
Lo strumento, di proprietà del CNR-IGG Unità Operativa di Torino ed installato nei locali del DSMP, è un
ICAP (Inductively Coupled Argon Plasma) della Thermo Jarrel Ash (IRIS II Advantage/1000)
Struttura dello strumento
1
2
3
4
Zona 1: contiene le ottiche (vedi più avanti)
Zona 2: contiene il generatore RF (27.12 MHz), la torcia ed il sistema di introduzione del campione.
Zona 3: in essa è collocato il circuito di distribuzione del gas e l’elettronica associata ad esso. Tutta questa
parte è completamente controllata via software.
Zona 4: qui è collocato il generatore. Esso fornisce il voltaggio necessario al generatore RF e a tutti i
componenti dello strumento, tranne che al sistema di raffreddamento.
Retro: qui sono collocati gli ingressi per i gas, le prese di connessione al pc…
Pastero Linda
2
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
Dettaglio della Zona 2
È possibile accedere alla zona 2
sollevando
lo
sportello
basculante
posto sul fronte dello strumento, anche con lo strumento in funzione. La torcia è protetta e mascherata con
un secondo sportello in vetro bloccato ed oscurato per scongiurare danni agli occhi. L’apertura di questo
secondo sportello provoca l’immediato spegnimento della torcia (o l’impossibilità di accenderla).
Configurazione
“normale”: Il campione è
introdotto nello strumento utilizzando solo 2 dei
quattro canali disponibili sulla pompa peristaltica.
Uno dei due canali è utilizzato per l’introduzione del
campione, l’altro per lo scarico della soluzione in
eccesso.
Pastero Linda
3
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
Per l’introduzione del campione si utilizzano normalmente tubi Tygon ® a due stop codificati
arancione/arancione (diametro interno=0.89 mm), mentre per la rimozione della soluzione in eccesso si
utilizzano tubi a due stop codificati rosso/rosso (diametro interno=1.14 mm).
Il tipo di tubo è scelto in funzione del tipo di soluzioni analizzate: a questo proposito qui di seguito è riportata a
scopo esemplificativo una tabella prodotta dalla Saint Gobain relativa alla resistenza chimica dei materiali
costituenti i tubi.
Il campione è immesso nella camera ciclonica tramite il nebulizzatore attraverso un capillare, mentre
l’argon, introdotto ad alta velocità attraverso il braccetto laterale del nebulizzatore, crea una depressione nel
capillare tale da permettere l’auto-aspirazione del campione e la sua trasformazione in aerosol.
Pastero Linda
4
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
Non tutti i nebulizzatori hanno la stessa geometria (soprattutto per
quanto riguarda la maggiore o minore conicità del capillare e la
struttura dell’ugello), ma se accoppiati ad una buona pompa
peristaltica forniscono generalmente un flusso stabile di campione
che non richiede regolazione da parte dell’operatore.
La soluzione nebulizzata passa nella camera ciclonica e da qui alla
torcia.
Le gocce di soluzione che si formano sulla superficie interna della
camera ciclonica vengono drenate nel contenitore di scarico, mentre
l’aerosol passa dalla camera ciclonica alla torcia.
Configurazione “idruri”: In questo caso si
utilizzano 3 dei quatto canali disponibili sulla pompa,
tutti e tre per l’introduzione dei reagenti.
Pastero Linda
5
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
Analita
Stato
di
dell’analita
Bi
ossidazione
HCl (M)
NaBH4 (%)
III
2.5
1.0 – 1.5
Ge
•
0.1
1.0 (in 0.1M NaOH)
Pb
II
0.5 (+0.8M H2O2)
5.0 (in 0.5M NaOH)
Sb
III
2-5
1.0 – 1.5
Sn
•
0.1
1.0 (in 0.1M NaOH)
As
III
5–6
1 – 1.5
As
V
5–6
1.5
Se
IV
5
1 – 1.5
Te
IV / VI
5
1.0 – 1.5
Plasma
PLASMA = gas ionizzato macroscopicamente neutro. Ad esso possono essere associate alcune
caratteristiche dei gas ideali (V, p), mentre altre (conducibilità termica ed elettrica ad esempio) differiscono
totalmente a causa della presenza di cariche.
Se ottenuto da gas monoatomico può essere descritto dall’equilibrio
q
q
n =1
n =1
X = ∑ X n+ + ∑ n ⋅ e
n+
-X
ione con n cariche
- e elettrone
-- DCP (a corrente diretta); il primo commercializzato
-- ICP (induttivamente accoppiato); un generatore ad alta frequenza (27.12 MHz o 40.68 MHz) produce un
campo ad alta frequenza mediante una bobina ad induzione (=nessuna contaminazione degli elettrodi!). Il
Pastero Linda
6
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
raffreddamento è ottenuto tramite una bobina di rame avvolta esternamente attorno alla torcia. Per
generare il campo ad alta frequenza si utilizzano normalmente oscillatori “crystal controlled” (il caso
dell’IRIS Advantage) o oscillatori “free-running”. La potenza è normalmente di 2 kW e deve essere
necessariamente stabile ma, al contempo, flessibile, per compensare le variazioni di impedenza che si
hanno durante l’immissione del campione. L’accensione del plasma avviene tramite scintilla: il campo
elettromagnetico accelera gli elettroni immessi tramite scintilla in un campo toroidale. Gli elettroni che
collidono con gli atomi del gas provocandone la ionizzazione. Questi ioni sono a loro volta accelerati nel
campo toroidale fino a quando il gas ionizzato non diventa stabile ed autoalimentato.
-- MIP (indotto da microonde)
Il gas normalmente è Ar (energia di ionizzazione 15.76 eV), monoatomico e chimicamente inerte. Esso ha
uno spettro di emissione semplice, è in grado di eccitare e ionizzare la maggior parte degli elementi della
tavola periodica e non si combina in composti stabili (ne produce di instabili tipo ArH, che si dissocia
immediatamente dopo la diseccitazione). Inoltre l’argon è piuttosto economico (1% nell’atmosfera). Lo
svantaggio è rappresentato dalla bassa conducibilità termica rispetto a quella di gas molecolari come H2 e
N2.
Torcia: assiale
La torcia standard per un ICP-OES come
l’IRIS Advantage è costituita da tre tubi in
quarzo concentrici connessi ad una base
ceramica.
1. spira d’induzione (“RF coil”) +
spira di raffreddamento
2. tubo esterno: confina ed isola il
plasma (effetto pelle = a causa
della natura del campo ad alta
frequenza,
viscosità
il
plasma
superiore
ha
nella
una
zona
periferica. Di conseguenza si crea un “canale” centrale a bassa viscosità all’interno del quale viene
iniettato il campione)
3. tubo intermedio: accelera il plasma che viene introdotto nell’intercapedine tra i tubi esterno ed
intermedio
4. tubo iniettore (per il campione)
5. plasma
Pastero Linda
7
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
6. zona di atomizzazione
7. zona di emissione della riga atomica
8. zona di emissione della riga ionica
9. zona di ricombinazione
Ottiche
La luce entra nel cammino ottico attraverso una finestra posta sulla estensione POP (Purged Optical Path)
prima
della
mercurio,
lampada
quindi
al
passa
attraverso due aperture (Slit1:
50µm x 100µm, Slit2: 25/40µm
circolare)
La
radiazione
emessa
è
rilevata dalle parti ottiche e
convogliata al reticolo échelle
(il
fascio
luminoso
viene
disperso una prima volta in
una direzione e successivamente nella direzione ortogonale: questo consente di realizzare spettroscopia ad
alta risoluzione. Il “GRISM” - GRazing Incidence priSM - combinazione prisma + reticolo, con geometria tale
da mantenere la luce corrispondente ad una certa lunghezza d’onda non deviata dopo il passaggio
attraverso esso - ha una risoluzione proporzionale alla tangente dell’angolo di cuneo del prisma. A causa
dell’alto numero di ordini osservabili con reticoli ad alte prestazioni, i sistemi di dispersione comprendono un
Pastero Linda
8
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
dispersore ed un post dispersore (“cross disperser”) che permette di inviare sul detector uno spettro non
disposto su un’unica riga o colonna ma diviso per colonne o per righe in una serie di spettri (ordini) divisi tra
le n colonne o righe del detector e in cui l’estremità finale dell’ordine precedente si sovrappone in lunghezza
d’onda all’estremità iniziale dell’ordine successivo.
Uno specchio collimatore ha il compito di mandare la luce al CID (detector allo stato solido su substrato di
silicio, 512x512 pixel - 28 µm di lato - individualmente accessibili in maniera casuale per via elettronica,
intervallo dinamico di circa 4 ordini di grandezza, tempo di integrazione variabile pixel per pixel – questo
permette di aumentare l’intervallo dinamico a circa 7 ordini di grandezza)
Il CID deve essere mantenuto a bassa temperatura per ridurre il rumore di fondo. Durante l’analisi il CID è
letto in configurazione “sub-array” per ridurre i tempi di lettura: in configurazione standard ogni sub-array
misura 3x15 pixel (3x3 per la lettura dell’intensità della riga di emissione, i restanti pixel per la lettura
simultanea del fondo)
La lampada al mercurio è utilizzata per calibrare lo strumento. Si inserisce automaticamente durante la
procedura “HG PROFILE” ed è accesa solo durante questa procedura. Non è accessibile all’utente e la luce
emessa non è visibile in condizioni normali.
Prestazioni delle ottiche (reticolo échelle)
Solitamente sono utilizzati reticoli di riflessione, caratterizzati da:
- la distanza d tra due solchi consecutivi
-1
- la densità dei solchi per unità di lunghezza (n; a=n )
- la larghezza del reticolo (W)
- il numero di solchi (N=nW)
- l’angolo α tra la normale al reticolo e la normale alla superficie del solco (per solchi a dente di sega)
L’equazione del reticolo sarà
d sin θ = mλ sin θ =
mλ
d
- m ordine della diffrazione (intero)
- θ angolo di diffrazione
Pastero Linda
9
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
Essendo possibili diversi ordini, ad ogni λ corrispondono valori di θ diversi, e quindi esiste la possibilità di
osservare la stessa lunghezza d’onda in posizioni diverse sul rivelatore. Allo stesso modo per ogni valore di
angolo di diffrazione si possono osservare lunghezze d’onda diverse a patto che il prodotto mλ rimanga
costante. Questo provoca sovrapposizione di righe e proprio allo scopo di aumentare la separazione tra
righe molto vicine torna utile l’uso di un post dispersore come accade nel reticolo échelle (1).
dispersione lineare reciproca
dλ cos β
=
dx
knf
-1
[nm mm ]
- f lunghezza focale
- β angolo diffratto
Rappresenta la capacità del sistema di propagare lo spettro nel campo focale. È funzione della lunghezza
d’onda λ.
Per migliorare le prestazioni ( la dispersione lineare del sistema) è necessario variare i parametri k,n o f.
Ad esempio:
Solco di densità
(mm-1)
Ordine
Lunghezza focale
(mm)
Ampiezza
fenditura (µm)
di
Banda passante
spettrale (pm)
2880
1
45
30
25
1800
1
100
20
10.7
2400
1
100
20
7.6
2400
2
100
10
1.6
- dispersione angolare: la capacità di separare la luce policromatica in lunghezze d’onda discrete
dθ
m
=
dλ d cos θ
- potere risolutivo cromatico, cioè la capacità di separare due righe spettrali adiacenti. È limitata dalla
diffrazione del reticolo, dalla banda passante spettrale (risultato del prodotto della dispersione lineare
reciproca da parte dell’ampiezza della fenditura spettrale), dalle aberrazioni ottiche…
λ
= mN
dλ
Pastero Linda
10
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
In alternativa, per aumentare la risoluzione quindi si può:
- aumentare il numero dei solchi (NB: non interviene la spaziatura tra i solchi, quindi la distanza fra essi è
importante solo ai fini pratici di mantenere le dimensioni del dispositivo entro certi limiti)
- utilizzare uno spettro di ordine elevato
Il problema generalmente è che gli ordini di uno spettro si sovrappongono. Questo risulta chiaramente se
per esempio, applicando l’equazione del reticolo, calcoliamo l’angolo di diffrazione per valori di ordine e di
lunghezza d’onda diversi:
sin θ =
Reticolo
(tracce/mm)
Ordine
mλ
d
Lunghezza
d’onda (Ǻ)
θ (°)
1
13.89 – 24.83
2
28.69 – 57.14
3
46.05 - >90
4
73.74 - >90
600
30
30
4000 – 7000
sovrapposizione
parziale
21.10 – 39.05
31
21.84 – 40.62
32
22.58 – 42.22
33
23.33 – 43.87
sovrapposizione
quasi totale
Gli ordini di uno spettro échelle sono generalmente leggermente
curvi, e le righe spettrali non sono ortogonali alla dispersione, per cui
l'analisi dei dati è sensibilmente più complessa di uno spettro
normale. Esiste inoltre molto spesso un problema di luce diffusa,
riflessi e disuniformità di illuminazione, per cui la calibrazione è più
problematica.
È possibile, nel caso di uno spettrometro échelle, sfruttare la capacità
di dispersione spettrale (in funzione dell’ordine) della specifica geometria per aumentare la leggibilità dei
dati:
Pastero Linda
11
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
R
dispersione
=
λ *m
m
- m ordine
- R risoluzione (pixel)
- λ lunghezza d’onda
Risoluzione
Lunghezza d’onda (Å)
Ordine
Dispersione
(Å/pixel)
1200
5000
1
4.16
1200
5000
50
0.08
2400
5000
1
2.08
600
5000
1
8.33
CCD /CID (pixel)
Intervalli di lunghezza d’onda
Pastero Linda
Risoluzione
Slitta 1 (intervallo di
lunghezza d’onda, nm)
“ON AXIS slit”
Slitta
2
intervallo
di
lunghezza d’onda, nm)
“OFF AXIS slit”
Standad
175 350
190 800
High (UV)
175 260
190 380
High (visibile)
189 350
210 800
High (copertura totale)
175 275
210 800
12
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
Lo strumento in sintesi
Generatore
2 kW
RF
27.12 MHz con modulazione automatica
Pompa
Peristaltica 10 rulli, 4 canali
Velocità pompa peristaltica
Da 0 a 200 RPM (0-0.25 ml/min con tubi standard)
Nebulizzatore
Cilindrico in vetro o TFE (HF)
Camera ciclonica
In vetro o TFE (HF)
Torcia
Assiale.
Parzialmente smontabile, a 3 corpi concentrici in quarzo, tubo
centrale in quarzo o ceramica (HF)
Potenza in uscita
750 - 1150 - 1350 - 1750 W
Flusso Ar di raffraddamento
14 l/min
Flusso Ar ausiliario
0.25 - 0.5 – 1.25 – 1.50 l/min
Pressione Ar ausiliario al nebulizzatore
Da 15 a 45 psi
Campo spettrale
165 nm – 800 nm (configurazione EWR)
175 nm – 800 nm (configurazione ES/R)
Monocromatore
Échelle (54.5 solchi/mm) + prisma 15° (configurazione EWR) o
21° (configurazione ES/R)
Lunghezza focale
381 mm
Apertura numerica
F/10
Risoluzione ottica
Configurazione EWR
<0.01 nm a 200 nm
<0.02 nm a 400 nm
<0.04 nm a 600 nm
Configurazione ES/R
< 0.005 nm a 200 nm
<0.010 nm a 400 nm
<0.02 nm a 600 nm
Ottica:
Sigillata, senza parti in movimento, ad alta risoluzione (ES/R)
Elemento sensibile:
CID (Charge Injection Device) raffreddata a -50°C.
Rilevazione
Simultanea
Pastero Linda
13
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
CENNI DI SPETTROSCOPIA
Spettroscopia atomica in emissione
La tecnica OES (o AES) si basa sulla produzione e rivelazione di righe spettrali emesse durante il processo
di diseccitazione degli elettroni da livelli energetici più alti a livelli energetici più bassi o allo stato
fondamentale. Si tratta di emissione da parte degli elettroni ottici (livelli esterni).
In accordo con le regole di selezione, ogni elemento è caratterizzato da uno spettro di emissione specifico
che ne permette l’identificazione (analisi qualitativa) e la quantificazione (in seguito ad appropriata
calibrazione).
I ∝ ( Em − Ek ) ⋅ A ⋅ nm
- I intensità di emissione
- (Em-Ek) differenza energetica tra due livelli m - superiore - e k - inferiore- A probabilità che avvenga la transizione (numero di transizioni possibili tra Em-Ek)
- nm popolazione di elettroni nel livello superiore Em
Per la legge di Boltzman, la popolazione elettronica di un livello energetico è
n = g ⋅e
 −E 


 kT 
La relazione tra le popolazioni elettroniche di livelli diversi è quindi
Pastero Linda
14
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
 − Em 


 kT 
nm
gm ⋅e
=
 −Ek
nk

g k ⋅ e  kT



- K costante di Boltzman
- T temperatura della sorgente di radiazione
- g=2J+1 (J numero quantico del momento elettronico angolare totale)
Da qui si evidenzia che
n ∝ e−E
- n decresce all’aumentare di E
- n aumenta all’aumentare di T
Si sfrutta questa dipendenza utilizzando sorgenti ad alta temperature (PLASMA)
Allo stato fondamentale:
nm g m ⋅ e
=
N
Z
 −E 


 kT 
- N=n0 + n1 + … + nm + …
- Z=g0 + g1 exp(-E1/kT) + … + gm exp(-Em/kT) + …
Pastero Linda
(funzione di ripartizione)
15
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
L’intensità della riga di emissione può essere scritta come:
 − Em 

kT 
 h ⋅ c ⋅ g m ⋅ A ⋅ N  
I = Φ
e
4πλZ


- Φ il coefficiente tiene conto del fatto che l’emissione è isotropa su un angolo solido di 4π steradianti
Per ogni riga dell’analita gm, A, λ ed Em sono costanti.
Se T=cost, Z rimane costante e N dipende unicamente dalla concentrazione c.
I ∝N ∝c
È possibile dunque effettuare un’analisi quantitativa relativa (ricorrendo ad una calibrazione)
L’analisi quantitativa assoluta è possibile a patto di conoscere l’angolo solido di emissione, la temperatura
effettiva, etc, etc….
La stabilità della sorgente è fondamentale e a questo punto è chiaro il motivo. Essa ha funzione di
atomizzazione del campione e di eccitazione degli atomi a stati energetici superiori.
Confronto con la spettroscopia atomica in assorbimento
La tecnica AAS si basa sulla misura dell’assorbimento di radiazione da parte di atomi liberi inizialmente allo
stato fondamentale. Per ogni elemento si selezionano le lunghezze d’onda corrispondenti alla transizione
ottica tra stato fondamentale e livelli eccitati. L’entità dell’assorbimento è proporzionale alla concentrazione
di atomi nel campione.
 −E 


n = g ⋅ e  kT 
Come già evidenziato, riprendendo Boltzmann, la popolazione di un dato livello è proporzionale
all’esponenziale di (-E) ed all’esponenziale di (1/T): la popolazione del livello diminuisce rapidamente
all’aumentare di E, mentre a T relativamente basse (5000K) la maggior parte degli atomi si trova allo stato
fondamentale. Dato che l’assorbimento è proporzionale al numero di atomi allo stato fondamentale, in
queste condizioni la tecnica è molto efficiente. Inoltre gli spettri di assorbimento sono più semplici di quelli di
emissione (meno linee = meno interferenza)
Partendo dalla legge di Beer
α = 1 − ek (λ )l = 1 − T
- α fattore di assorbimento
- T fattore di trasmissione (T=Itrasmessa/Iincidente)
Pastero Linda
16
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
- k(λ) coefficiente di assorbimento
k (λ ) = A
g m λ4 1
n0
g 0 8πc ∆λeff
gm, g0 pesi statistici dello stato
eccitato e di quello fondamentale
∆λeff
larghezza
della
riga
allo
stato
analitica
n0
popolazione
fondamentale
(praticamente
coincidente con la popolazione
totale)
- l lunghezza di assorbimento
L’assorbanza allora si definisce come
I 
Aabs = − log T = log 0  = − log(1 − α )
I 
Pastero Linda
17
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
Lo strumento in pratica
Accensione
Accendere il pc
Selezionare il programma Cdg.exe Send Reset
CID Hard reset
Terminata la procedura di reset del CID Cancel
Monitor Temperature
La temperatura inizialmente sarà attorno a 35°C
Aprire l’azoto
Selezionare il programma ThermoSPEC
Aspettare 45 minuti: la temperatura del CID deve
scendere a circa – 42°C
Raffreddato il CID aprire l’argon
Pastero Linda
18
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
Selezionare il tasto “Plasma Control” sulla barra degli
strumenti
Comparirà una schermata simile alla seguente
La prima accensione è preceduta da 90 secondi di flusso del gas. Nel caso di riaccensioni successive, il
periodo di flusso può essere ridotto.
A quel punto si potrà premere il tasto “Ignite” per l’accensione del plasma. Ad accensione riuscita, nel
frame “Plasma Status” comparirà la scritta “Plasma is ON”
Calibrazione delle linee del mercurio e preparazione dei file dati
Selezionare “Instrument” “Hg Profile” per la centratura delle linee del mercurio
Al termine della procedura (circa 10 minuti) è
possibile scegliere il metodo analitico nel menu a
tendina “Method” e quindi preparare lo strumento
per l’acquisizione automatica dei dati. I dati sono
salvati automaticamente in formato di testo. Se
questo
passaggio
automaticamente
viene
accodati
saltato
a
i
quelli
dati
sono
preesistenti
nell’ultimo file di acquisizione appartenente allo
stesso metodo.
Per rendere attiva la mascherina di inserimento del
nome del file nel frame “Exported Data Formats”,
cliccare con il tasto destro del mouse.
Il nome del file andrebbe strutturato in questo modo: “anno-n°d’ordine”. Questo unicamente per facilitare le
operazioni di conteggio ed addebito delle analisi.
Pastero Linda
19
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
Calibrazione sugli standard
La calibrazione viene fatta su standard multielemento a 0 (blank), 1 o 10 ppm (normalmente). Dato il limitato
intervallo di linearità della calibrazione del Si, gli standard utilizzabili per questo elemento arrivano al
massimo a 5 ppm.
Merck ICP multi-element standard solution IV
(23 elements in diluted nitric acid) 1000 mg/l: Ag,
Al, B, Ba, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, In , K, Li,
Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Sr, Tl, Zn CertiPUR
Merck ICP multi-element standard solution VIII
®
(24 elements in dilute nitric acid) 100 mg/l: Al, B,
Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, K, Li, Mg,
Mn, Na, Ni, Pb, Se, Sr, Te, Tl, Zn CertiPUR
®
Nel caso di analisi su As con generatore di idruri, la calibrazione è normalmente fatta a 0 e 500 ppb.
Scelti gli standard adatti al proprio campione, selezionare Setup Standards
Comparirà la schermata di destra nella quale è possibile scegliere le concentrazioni degli standard
cliccando sul valore di concentrazione con il tasto destro del mouse.
A questo punto selezionare Run Standard (o in
alternativa F8) per avviare la procedura di calibrazione
Comparirà la schermata a sinistra.
Inserire il tubo campionatore nello standard adatto e
selezionare Run. (ATTENZIONE: non selezionare OK
fino al termine della calibrazione su tutti gli standard,
altrimenti la procedura viene interrotta e va ripresa
dall’inizio!!!)
Pastero Linda
20
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
Durante la calibrazione comparirà una schermata
simile a quella di destra: sulle righe indicate con #n°
(che
corrispondono
al
numero
di
ripetizioni
effettuate) compaiono dei numeri che rappresentano
un’intensità relativa (IR) e non una concentrazione.
Terminata
la
calibrazione
su
tutti
gli
standard
necessari è possibile selezionare OK
Ora compare un messaggio di conferma: se la
calibrazione è andata a buon fine selezionare YES
Analisi dei campioni
Per l’analisi dei campioni selezionare Run Unknown o in alternativa premere F5
Compare la schermata
Indicare il nome del campione nella linea “Sample
Name” ed eventualmente un commento (ad esempio è
utile indicare la diluizione)
In “# repeats” controllare che sia indicato 2 (la misura
verrà ripetuta due volte, è un buon compromesso tra
precisione e tempo di misura)
Selezionare “Run”
Pastero Linda
21
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
Questa volta accanto ad ogni ripetizione compariranno
le concentrazioni in ppm (o in ppb se la calibrazione è
stata fatta in ppb).
Al termine dell’analisi saranno indicati Concentrazione
(media sulle ripetizioni effettuate)
Deviazione standard
Deviazione standard percentuale
NB: Ricordarsi di controllare gli standard ogni 8 – 10 campioni indicando sulla riga “Sample name” “check
elemento concentrazione”
Spegnimento del plasma
Al
termine
nuovamente
della
sessione
“Plasma
analitica
control
selezionare
panel”,
quindi
“Extinguish” spegne la torcia) e “Shutdown”
Esportazione dei dati acquisiti
I dati acquisiti possono essere esportati in formato di
testo. In questo modo possono essere aperti con un
qualsiasi programma tipo foglio di calcolo (Excel,
Origin, SigmaPlot…)
Selezionare Utilities Reports
Compare le finestra seguente.
Pastero Linda
22
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
In questa selezionare File New
Tutto ciò che segue permetterà di ottenere un file
leggibile
Nella finestra “Selecting Report Format” selezionare
Report format “Horizontal” e Postprocessing “None”
Quindi selezionare “OK”
Compare la finestra “Report Criteria”: in questa
va scelto il database (il file creato all’inizio). Non è
necessario inserire le altre voci. Selezionare
“Unknown” nel frame “Sample type”, quindi “OK”
In questa finestra è sufficiente selezionare “OK” e
proseguire.
Al termine dell’elaborazione dei dati, comparirà
una finestra “Export Current Report” impostata
come una tabella e contenente il numero d’ordine
del campione, il nome ad esso assegnato, il nome del file nel quale è stato memorizzato, il metodo analitico,
data ed ora di acquisizione, eventuali correzioni apportate e quindi tutte le righe analitiche scelte con le
relative concentrazioni mediate sul numero di letture effettuate
Pastero Linda
23
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Istituto di Geoscienze e Georisorse
Unità Operativa di Torino
Università degli Studi di Torino
Dipartimento di Scienze Mineralogiche
e Petrologiche
Selezionare File Export
Compare la finestra di dialogo seguente che permette di
scegliere il nome del file di testo e il percorso (per
favore, per comodità salvare tutti i dati nella
cartella Documenti “c:\My documents”, link
“Utenti” sul desktop)
Spegnimento del sistema
Al termine dell’esportazione chiudere il programma ThermoSPEC ed il programma Cdg.
Spegnere il pc.
Staccare la corrente dal quadro elettrico (interruttore PC).
NON SPEGNERE L’INTERRUTTORE DELLA VENTOLA (interruttore rosso)
Raccomandazioni
Per favore, non utilizzare per nessun motivo filtri in fibra di vetro
Lavare i tubi con acqua deionizzata alla fine della sessione analitica
Pastero Linda
24