Induktivt kopplad plasma
En induktivt kopplad plasma (ICP) är en typ av plasmakälla. Elektromagnetisk induktion skapar energi i källan genom att få joner att cirkulera. Jonernas rörelse genererar energi i form av värme.
Bild av en analytisk ICP sedd genom grönt svetsglas
Operation
Induktivt kopplade plasmakällor använder vanligtvis argon som bränsle. Tyvärr kräver de flesta ICP-källor minst 5 l/min argon. Detta gör induktivt kopplad plasma till en ganska dyr källa. Argonatomerna joniseras med en gnista från en teslaspole. Dessa joner kommer att cirkulera på grund av magnetfältet för att producera värme och höga temperaturer. Detta kommer att leda till att ytterligare joner bildas från argonbränslet. Efter en viss tid kommer facklan att nå temperaturer på mellan 6 000 och 10 000 Kelvin.
Applikationer
De höga temperaturer som ICP ger upphov till gör den till en populär källa för många vetenskapliga experiment. Denna källa har den fördelen att den ger starka signaler och endast små mängder brus eller störningar. Dessutom är de data som erhålls från experiment som använder en induktivt kopplad plasmakälla ofta linjära. Detta gör det lätt för forskare att bestämma mängden av något i ett prov. Några av de vanligaste tillämpningarna är följande
- ICP-AES, en typ av atomemissionsspektroskopi.
- ICP-MS, en typ av masspektrometri.
- ICP-RIE, en typ av etsning med reaktiva joner.
ICP-AES
Induktivt kopplad plasma atomemissionsspektroskopi är en av de vanligaste tillämpningarna av ICP. Plasmakällan används för att värma upp ett prov. Vid tillräckligt höga temperaturer får elektronerna i provets atomer tillräckligt med energi för att gå in i ett exciterat tillstånd. Energi frigörs i form av fotoner när elektronerna "faller" från det exciterade tillståndet till en lägre energi. Det lägre energitillståndet brukar kallas atomens grundtillstånd.
Emissionernas våglängd bestäms av en detektor. De flesta atomer avger ljus i olika våglängder, så forskarna kan använda denna information för att identifiera atomer i ett prov. Emissionens intensitet är relaterad till mängden atomer i provet. Forskare kan använda våglängden och intensiteten för att bestämma både identiteten och mängden av en atom. ICP-AES används ofta för att upptäcka gifter, t.ex. tungmetaller. Den kan också användas för kemiska undersökningar.
Uppspårning
En induktivt kopplad plasmakälla kan användas för att detektera cirka 60 olika element. Dessa omfattar de flesta alkalimetaller, alkaliska jordartsmetaller, metalloider, alla övergångsmetaller och vissa f-blockelement.
