آنالیز فازهای مختلف نمونه با استفاده از دستگاه ICP-MS

دستگاه ICP-MS یک تکنیک آنالیز سریع و چند عنصری است که می تواند تقریباً هر عنصر را در هر نوع نمونه اندازه گیری کند. دستگاه ICP-MS در صنایعی به کار برده می شود که عبارتند از نظارت بر محیط زیست (آب رودخانه، آب آشامیدنی، آب دریا، فاضلاب، خاک و رسوبات هضم شده، اقلیم شناسی و غیره) اندازه گیری های معمول برای ایمنی مواد غذایی، آنالیز مواد دارویی و آزمایش محصولات مصرف کننده نهائی (اسباب بازی، منسوجات و غیره). همچنین سایر صنایعی که دستگاه ICP-MS به طور گسترده در آنها استفاده می شود عبارتند از: تولید نیمه هادی ها و مواد شیمیایی خالص، علوم زیستی، تحقیقات بالینی ژئوشیمی، معدن، علوم هسته ای، تحقیقات مواد، متالورژی و دانشگاه ها.

از رایج ترین نمونه های مورد استفاده در دستگاه ICP-MS می توان به نمونه های مایع اشاره کرد. زیرا استانداردهای کالیبراسیون مایع به طور گسترده در دسترس هستند و می توانند به راحتی با تمام آنالیت های مورد نیاز در غلظت های مناسب آماده شوند. از آنجاییکه آنالیز نمونه مایع بسیار راحت است، نمونه های جامد اغلب با استفاده از روش هضم اسیدی برای حل کردن ماتریکس نمونه جامد یا روش استخراج اسید برای استخراج آنالیت‌ها به محلول مایع جهت آنالیز تبدیل می شوند.

در بیشتر موارد دستگاه ICP-MS، از یک نبولایزر پنوماتیک معمولی برای مکش نمونه های مایع به داخل دستگاه استفاده می کنند. غلظت عناصر مورد نظر بر اساس غلظت استاندارد شناخته شده اندازه گرفته می شود.

زمانی که تعداد نمونه های قابل اندازه گیری در آزمایشگاه ها زیاد می شود، معمولا از یک دستگاه “نمونه برداری گسسته” استفاده می کنند. این دستگاه‌ با بارگذاری نمونه در یک لوپ و سپس تزریق محتویات لوپ به جریان حاملی که به سمت دستگاه ICP در حرکت است، کار می کند. نمونه گیری گسسته به آن معنی است که دستگاه ICP-MS قابلیت بارگذاری نمونه بعدی در لوپ را در حالی که نمونه قبلی در حال اندازه گیری است دارا می باشد، این امر فرایند آنالیز را سرعت می بخشد و همچنین امکان زمان آنالیز را از مقدار معمولی که حدود 3 دقیقه در هر نمونه است را به کمتر از 1 دقیقه در هر نمونه برای یک آنالیز چند عنصری سه‌گانه کاهش می دهد.

شایان ذکر است از کاربردهای ویژه ی دستگاه ICP-MS می توان به اندازه گیری فراوانی نسبی ایزوتوپ های مختلف یک عنصر اشاره نمود، مانند نسبت ایزوتوپ یا آنالیز غلظت ایزوتوپی. دستگاه ICP-MS همچنین می تواند یک اسکن سریع در کل محدوده جرمی اجرا کند و نتایج تقریبی یا “نیمه کمی” را برای همه عناصر بدون نیاز به استانداردهای کالیبراسیون خاص ارائه دهد. آنالیز غلظت ایزوتوپی با استفاده از دستگاه ICP-MS، امکان بررسی آلاینده های نمونه های محیطی یا مواد غذایی مانند آنالیز عناصر سمی موجود در مربا و آبمیوه با ICP-MS ، شناسایی علت مسمومیت با فلزات سنگین و عیب یابی در محصولات مانند آنالیز فلزات سنگین چای با ICP-MS را امکان پذیر می سازد.

آنالیز نمونه جامد با استفاده از دستگاه ICP-MS

در حالی که اندازه گیری نمونه  بیشتر بصورت مایع در دستگاه ICP-MS رایج است، جامدات را هم می توان با افزودن لوازم جانبی مناسب به دستگاه ICP-MS آنالیز کرد. یک دستگاه لیزر فرسایش(LA) را می توان به یک دستگاه ICP-MS برای انجام آنالیز مستقیم مواد جامد توسط LA-ICP-MS متصل کرد. دستگاه LA-ICP-MS شامل قرار دادن نمونه در یک محفظه روی یک پایه مخصوص، سپس متمرکز کردن پرتو انرژی بالا از یک لیزر پالسی بر روی سطح نمونه است. ذرات جامدی که از سطح نمونه جدا و تبخیر شده اند، با یک جریان گاز(معمولاً هلیوم) به سمت تورچ دستگاه ICP برده می شوند و مانند قطرات آئروسل معمولی در آنجا تجزیه، اتمیزه و یونیزه می شوند.

دستگاه LA-ICP-MS گاهی اوقات برای آنالیز کل عنصر در نمونه (توتال) در کاربردهایی مانند کنترل کیفیت فلزات، آلیاژ ها، شیشه ها و سرامیک ها در مواردی که هضم مواد ممکن است دشوار باشد، استفاده می شود. اما مزیت واقعی دستگاه LA-ICP-MS این است که لیزر را می توان به اندازه پرتوی تنها چند میکرون متمرکز کرد، بنابراین آنالیز نمونه‌های کوچک یا بخش بسیار کوچکی از نمونه بزرگتر امکان پذیر است.

قابلیت متمرکز کردن میکرونی پرتوی لیزر، آنالیز نمونه های گران‌بها مانند سنگ های قیمتی، موضوعات باستان شناسی، سفال ها و کلیه قطعات رنگ و غیره به صورت تقریبا غیر مخرب را امکان پذیر می سازد. همچنین رویکرد مشابهی را جهت آنالیز ذرات معلق در هوا با استفاده از دستگاه LA-ICP-MS می توان استفاده کرد، جاییکه ذرات بر روی یک فیلتر نمونه، جمع آوری می شوند و اطلاعاتی از قبل ترکیب ذرات به منظور آنالیز گرد و غبار محیطی و محل کار ارائه می دهند.

دستگاه LA-ICP-MS همچنین در تحقیقات جنائی، آنالیز بقایای صحنه جرم مانند قطعات شیشه ناشی از تصادف جاده ای، جوهر خودکار از یادداشت، الیاف لباس، خاک کف کفش و بقایای گلوله استفاده می شود. هنگامی که دستگاه LA-ICP-MS با ابزار کنترل دقیق موقعیت نمونه خودکار ترکیب می شود، بسیاری دیگر از موارد تصویربرداری دو بعدی و سه بعدی را می تواند انجام دهد.

با اسکن مداوم دستگاه ICP-MS در حالی که به آرامی نقطه لیزر فرسایش را در سطح نمونه حرکت می دهد، می توان یک پروفایل شیمیایی یا نقشه ترکیب نمونه تولید کرد. تصویربرداری با دستگاه LA-ICP-MS در مطالعات زمین شناسی(ژئو تصویربرداری) استفاده می شود و همین تکنیک را می‌توان برای مواد بیولوژیکی مانند دندان ها، استخوان ها و بخش های بافت(بیو تصویربرداری) به کار برد.

آنالیز گاز با استفاده از دستگاه ICP-MS

برای آنالیز مستقیم عناصر موجود در گازها، از دستگاه مخصوص انتقال گاز برای وارد کردن گازها به دستگاه ICP استفاده می‌شود. کاربردهای آنالیز گاز با دستگاه ICP-MS شامل اندازه گیری ترکیبات آلی فلزی فرار در گاز طبیعی، نمونه برداری از فضای بالائی نمونه (هد اسپیس) برای آزمایش طعم و عطر مواد، مواد غذایی و ردیابی مقادیر آلاینده‌ها در مواد خام در تولیدات شیمیایی و پتروشیمی است. بسیاری از این نوع کاربردها را می توان با استفاده از دستگاه GC-ICP-MS انجام داد، جایی که یک دستگاه کروماتوگرافی گازی(GC) با استفاده از یک خط انتقال گرم (که در پایین توضیح داده شده است) به دستگاه ICP-MS متصل می‌شود.

A heated transfer line یک وسیله ای برای اتصال ستون GC به دستگاه ICP-MS است که نمونه را از ستون GC به تورچ دستگاه ICP-MS منتقل می کند. ستون GC نمونه را با استفاده از لوازم جانبی استاندارد مخصوص نمونه برداری گاز، پردازش می کند و دستگاه ICP-MS ترکیبات را به محض خروج از ستون GC شناسایی و اندازه گیری می کند.

آنالیز مستقیم نمونه های گازی نیز در کاربردهایی مانند اطمینان از ایمنی محل کار در ساخت نیمه هادی ها که در آن گازهای آلی فلزی ممکن است در فرآیندهای تولید استفاده شوند، اهمیت فزاینده ای پیدا می کند. روش هایی توسعه یافته اند که از یک دستگاه ICP-MS مجهز به یک دستگاه تبادل گاز(GED) استفاده می کنند که در آن ترکیبات موجود در هوای آزمایشگاه از طریق تبادل گاز به یک جریان آرگون منتقل می شود که سپس به دستگاه ICP متصل می شود.

شرکت ری نور آزما به ارائه انواع دستگاه های طیف سنجی با طیف وسیعی از برند های برتر جهان می پردازد. کارشناسان مجرب شرکت ری نور آزما آماده پاسخگویی به سوالات شما عزیزان در زمینه خرید و ارائه خدمات فنی می باشند.