Inductief gekoppeld plasma
Een inductief gekoppeld plasma (ICP) is een type plasmabron. Elektromagnetische inductie creëert energie in de bron door ionen te laten circuleren. De beweging van de ionen genereert energie in de vorm van warmte.
Beeld van een analytische ICP gezien door groen lasglas
Operatie
Inductief gekoppelde plasmabronnen gebruiken gewoonlijk argon als brandstof. Helaas hebben de meeste ICP-bronnen minstens 5 L/min argon nodig. Dit maakt inductief gekoppeld plasma tot een vrij dure bron. De argonatomen worden geïoniseerd met een vonk van een tesla-spoel. Deze ionen zullen door het magneetveld circuleren en warmte en hoge temperaturen produceren. Hierdoor worden extra ionen gevormd uit de argonbrandstof. Na verloop van tijd bereikt de toorts temperaturen tussen 6 000 en 10 000 Kelvin.
Toepassingen
Door de hoge temperaturen die ICP produceert, is het een populaire bron voor veel wetenschappelijke experimenten. Deze bron heeft het voordeel dat hij sterke signalen afgeeft en slechts weinig ruis of interferentie. Ook zijn de gegevens van experimenten met een inductief gekoppelde plasmabron vaak lineair. Dit maakt het voor wetenschappers gemakkelijk om de hoeveelheid van iets in een monster te bepalen. Enkele van de meest voorkomende toepassingen zijn
- ICP-AES, een type atoomemissiespectroscopie
- ICP-MS, een soort massaspectrometrie.
- ICP-RIE, een soort reactief-ion etsen.
ICP-AES
Inductief gekoppeld plasma atoomemissiespectroscopie is een van de meest voorkomende toepassingen van ICP. De plasmabron wordt gebruikt om een monster te verhitten. Bij voldoende hoge temperaturen krijgen de elektronen in de atomen van het monster genoeg energie om in een aangeslagen toestand te komen. Er komt energie vrij in de vorm van fotonen wanneer de elektronen van de aangeslagen toestand "vallen" naar een lagere energie. De lagere energietoestand wordt gewoonlijk de grondtoestand van een atoom genoemd.
De golflengte van de emissies wordt bepaald door een detector. De meeste atomen zenden licht uit op verschillende golflengten, zodat wetenschappers deze informatie kunnen gebruiken om atomen in een monster te identificeren. De intensiteit van de emissie is gerelateerd aan de hoeveelheid van een atoom in het monster. Wetenschappers kunnen de golflengte en de intensiteit gebruiken om zowel de identiteit als de hoeveelheid van een atoom te bepalen. ICP-AES wordt vaak gebruikt voor het opsporen van toxines, zoals zware metalen. Het kan ook worden gebruikt voor chemische studies.
Opsporing
De inductief gekoppelde plasmabron kan worden gebruikt voor de detectie van ongeveer 60 verschillende elementen. Daartoe behoren de meeste alkalimetalen, aardalkalimetalen, metalloïden, alle overgangsmetalen en sommige f-blokelementen.
