Post on 30-Mar-2018
CARACTERISTICAS PRINCIPALES DEL ICP-MS
Elementos, átomos e isótopos
Los todos los elementos tienen en
general carga cero.
El núcleo atómico contiene
Protones
Masa = 1 carga = + 1
Neutrones
Masa = 1 carga = + 0
Electrónes
Masa = insignificante carga = -1
Cuando los átomos pierden un
Electrón en el plasma (en el ICP).
Se convierten en un ion positivo. Las especies que se miden en el
espectrómetro de plasma masas
son iones positivos de átomos.
Elementos, átomos e isótopos
Características de un espectro de masas Espectro ICP-OES de 10 mgL de V Espectro ICP-MS (51V)
Muchas lineas de emisión Alto ruido de fondo continuo
Espectro simple (Iones M+) Señal muy alta (bajos límites de detección)
Características de un espectro de masas
Todos los elementos contienen un número pequeño de picos.
Si todos los elementos de la tabla periódica estuvieran en un espectro de una muestra, solo se podrían encontrar 211 picos en el espectro de masas (excluyendo las interferencias).
masas
intensidades
Resúmen de las características de un espectro de masas
Altamente sensible y de interpretación simple.
En un plasma de argón el 80 % de los elementos se ionizan arriba del 75%
Pocos “óxidos” de iones moleculares.
en el peor de los casos el Ce , forma alrededor de 2% de (CeO)+
En la mayor parte de los elementos son iones con carga individual.
en el peor de los casos el Ba, alrededor de 3% de Ba++
Instrumentación • Sistema de introducción de
muestras
• ICP (antorcha y fuente de
poder)
• Interfase
• Sistema óptico (óptica iónica)
• Analizador de masas
• Sistema de vacío (bombas
mecánica y turbomoleculares)
• Detector
• Manejo de datos y sistema de
control
Sistema de introducción
Las mustras más comúnes son
soluciones acuosas.
Muestra entregada por una bomba
peristáltica.
El aerosol ≤ a 10 µm es producido
por un nebulizador y cámara de
nebulización
Su función es transportar la
muestra al plasma
Nebulizadores neumáticos Nebulizador concéntrico
Cross-Flow High-Solids
Sample
Sample
Argon Argon
Nebulizador de flujo cruzado
Nebulizador Ultrasónico
Principio
La muestra alimenta una superficie donde
existe un trasductor piezoeléctrico que
trabaja a una frecuencia entre 0.2 a 10 Mhz
La onda longitudinal, que se propaga
perpendicular a la superficie del transductor
hacia la interfase aire-líquido, produce una
presión que rompe la superficie en un
aerosol. Caracteristicas
El rango de producción de aerosol es 10 veces más alto que un nebulizador neumatico Aumenta la sensibilidad y mejora los límites de detección. Minimiza la generación de óxidos en el plasma. Desventajas
Es caro. No puede operar con grandes cantidades de sólidos disueltos.
Enfriamiento de la cámara de nebulización
En aplicaciones acuosas, el enfriamiento de la cámara de 2 a 3 grados centígrados remueve más solvente
En aplicaciones orgánicas la cámara de nebulización puede ser enfriada aún mas, tan bajo como -15 grados centígrados, para remover el solvente del aerosol
Utiliza un enfriador recirculante Peltier, el cual directamente enfria por una chaqueta exterior de la cámara
Fuente de Plasma ICP
Fuente de Plasma ICP Pasos en la generación de un plasma; (a) Un flujo tangencial de Ar pasa por el tubo intermedio de la antorcha (b) Se aplica potencia de radio frecuencia al load coil, produciendo un intenso campo electromagetico (c) Se aplica una chispa de alto voltaje sobre el Ar (d) Los electrones libres son acelerados por el campo de radio frecuencia, produciendo colisiones y el Ar se ioniza (e) El plasma de acoplamiento inductivo se ha generado y se confina al final del lado abiero de la antorcha.
Procesos de plasma
El solvente se evapora de la
matríz de la muestra.
La matríz de la muestra es
vaporizada.
La muestra vaporizada es
completamente atomizada
Los átomos son ionizados
Comportamiento de los elementos en un plasma de Ar.
Interfase
Interfase
El papel de la interfase es extraer una porción representativa de la población de iones del plasma y transferirla eficientemente
Interfase
ICP está a 1 atm
El vacío entre los conos es de 2x10-3 bar (bomba rotatoria)
El jet supersónico de gas y
iones se extraen por los conos de muestreo
Sistema de lentes
Sistema de lentes
• Tres lentes iónicas electrostáticas enfocan y dirigen el haz de iones se les aplica un voltaje que hará que los iones positivos del plasma sean atraídos y puedan ser manipulados en la trayectoria requerida • Inmediatamente detrás de la interfase • Principales criterios de diseño • Bajo ruido de fondo • Alta trasmisión • Señal estable.
Mecanismo de enfoque de iones
Lentes de
1.- Extracción – Pasa iones de la región de la interfase. Requieren voltaje estático DC por encima de 1000 V
2.-Infinity.- Consisten de un Hexapolo que requiere de un voltaje de RF para enfocar en orden los iones.
3.- Ensamble DA.- Consiste en una serie de lentes (DA, D1 y D2), continúan enfocando el haz fura del eje. Deflector Chicane que elimina fotones y neutrones, dando un ruido menor de 0,5 cps.
Analizador de masas
Diseño del cuadrupolo
Consiste de cuatro barras paralelas cilíndricas o hiperbólicas - Aproximadamente de 80-230 mm y 9-12 mm de diámetro - De acero inoxidable o molibdeno - Puede incluir pre o post filtro
Filtro de masas Cuadrupolo
Los iones se mueven en respuesta al campo electrico aplicado, la fuerza que los mueve es proporcional al voltaje.
Una masa es trasmitida al detector todas las demás chocan con las barras del cuadrupolo.
Así por variación de voltajes aplicados los iones pueden ser separados de acuerdo a sus masas
Espectro de masas
masas
intensidades
El espectro de masas contiene un pico por isótopo Algunos elementos (Na, Sb, Bi) son monoisotópicos Otros elementos tienen muchos más (ejemplo Sn 10) La mayoría de los elementos tiene una composición isotópica fija
Sistéma de Vacío
Sistéma de Vacío
Consta de 3 cámaras de sistema diferencial de vacío:
1ª Etapa (interfase entre conos) Bombeo mecánico con aproximadamente 1,5 torr 2ª Etapa (óptica iónica) Bomba turbomolecular aproximadamente 10-4 torr 3ª Etapa (analizador de masas y detector) Bomba turbomolecular aproximadamente 10-6 torr
Sistema de Vacío
Bomba rotatoria mecánica
Se fundamenta en el giro de un rotor dentro de un cilindro de metal
o slator , utiliza el aceite para lubricar los brazos Se utiliza para la
interfase, alcanzando una presión de 10-4 mbar.
Bombas turbomoleculares
Se trata de una turbina que gira a altas velocidades (30,000 rpm)
dentro de un cilindro hueco. Originan alto
vacio en poco tiempo 10-7 mbar. Para resultados óptimos, el vacío
en el analizador debe por debajo de 10-7 mbar.
Detector
Detección de iones
La mayoría de los instrumentos utiliza un
Detector multuplicador de dinodos discretos
Los iones emergentes del cuadrupolo golpean el primer dinodo los cuales son acelerados al siguiente dinodo liberando más electrones que son acelerados al siguiente dinodo por una diferencia de potencial entre dinodos.. Este proceso se repite en el detector, generando un pulso electrónico, capturado por el dinodo final de la cadena. Lleva un conteo para el isótopo que se mide pulso por periodo de integración
Manejo de datos y controles del sistéma
Control del instrumento y sistéma de monitoreo
Adquisición de datos
Manejo de datos
Control de calidad.
Deberá ejecutar a un alto rango de velocidad
Buena capacidad de almacenamiento de datos
Preparación de muestras para ICP-MS
Para muestras sólidas, En general se acepta que un tamaño de grano máximo de 200 mesh o 75 µm asegura la homogeneidad de la muestra.
Balanza de al menos cuatro cifras decimales (cinco mejor).
La limpieza de material dura 3 días: primero con 50% HNO3, segundo 50% HCl y tercero dos enjuagues con agua tipo 1. Todo a 80ºC. Después se seca en estufa a 80ºC. Los ácidos utilizados en todo momento deben tener la máxima pureza (ultrapuros).
El agua debe ser agua desionizada de 18.25 Mohms que es la conductividad mínima que puede tener el agua.
Elemento NOM-127-SSA1-
1994 mg/L
L.D. ICP-OES
µg/L
L.D. ICP-MS
ng/L
Al 0.20 0,01-0,1 0,04*
As 0,025 0,1-1 2
Ba 0,70 0,001-0,01 0,4
Cd 0,005 0,01-0,1 0,01
Cu 2 0,01-0,1 0,02*
Cr 0,05 0,01-0,1 0,005*
Fe 0.3 0,1-1 0,3*
Mn 0,15 0,01-0,1 0,2*
Hg 0,001 0,01-0,1 1
Zn 5 0,01-0,1 0,05*
Pb 0,025 0,1-1 0,3
* Requiere sala clase 1000
¿Cuáles
elementos?
¿A qué
niveles?
¿Cuántas
muestras?
¿Cuánta
muestra tengo?
FAAS
HG-AAS
GF-AAS
HG-AFS
ICP-OES
ICP-MS
¿Cuál técnica utilizar?
Bibliografía
• Principios de Análisis Instrumenta. Douglas A. Skoog, Stanley R.
Crouch,F. James Holler.
• Hadbook of Inductively Coupled Plasma Spectrometry. Michael
Thompson, John Nicholas Walsh.
• Mass Spectrometry Principles and Applications. Edmond de Hoffmann
and Vincent Stroobant.
• Metodologías Analíticas para la determinación y especiación de arsénico
en aguas y suelos. M:I. Litter, M.A. Armienta, S.S. Farías
• Iris plasma spectrometer users guide. Thermo Jarrell Ash Corporation.
• iCAP 6500 users guide. Thermo Scientific.
• Aplications notes Xseries II ICP-MS. Thermo Electron
SISTEMAS DE GESTIÓN DE LA
CALIDAD
Centro de Investigación en Materiales Avanzados, S.C.
SISTEMAS DE GESTIÓN DE LA CALIDAD
• CERTIFICACIÓN NORMA NMX-CC-
9001-IMNC-2008
• ACREDITACIÓN NORMA NMX-EC-
17025-IMNC-2006
• ACREDITACIÓN NADCAP
SISTEMAS DE GESTIÓN DE LA CALIDAD NORMA NMX-CC-9001-IMNC-2008 La ISO (organización internacional de normalización es una federación mundial de organismos nacionales de
normalización (miembros de ISO). Esta tercera edición de la norma fue preparada por el comité técnico ISO/TC 176.
“ La certificación es la evaluación de los procesos administrativos y técnicos apegados a las normas ISO.”
Objetivo
Especifica los requisitos para sistemas de gestión de la calidad. Objetivos particulares
Promueve la adopción de un enfoque basado en procesos.
La mejora continua de los procesos con base en mediciones objetiva.
Incrementar la satisfacción del cliente
SISTEMAS DE GESTIÓN DE LA CALIDAD
NORMA NMX-CC-9001-IMNC-2008
Un enfoque de este tipo, enfatiza la importancia de:
a) La comprensión y cumplimiento de los requisitos.
b) La necesidad de considerar los procesos en términos que aporten valor.
c) La obtención de los resultados del desempeño y eficacia del proceso y
d) La mejora continuan de los procesos con base en mediciones objetivas
Metodología (PHVA) Planear, hacer, verificar y actuar.
SISTEMAS DE GESTIÓN DE la CALIDAD
NORMA NMX-EC-17025-IMNC-2006
“Requisitos generales para la competencia de los
laboratorios de ensayo y de calibración”.
ACREDITACION. Reconocimiento oficial de la competencia técnica de laboratorios de pruebas para generar resultados confiables.
EN MÉXICO: La entidad mexicana de acreditación a: – Laboratorios de pruebas
– Laboratorios de Calibración
– Unidades de verificación
– Organismos de Certificación
SISTEMAS DE GESTIÓN DE la CALIDAD
SE ACREDITAN:
1.- Ensayos o métodos oficiales (métodos normalizados)
2.-Ensayos o métodos propios.
Objetivos.- EVALUACION DE LA CONFORMIDAD DE NORMAS
OFICIALES MEXICANAS Y SUS REFERENCIAS
DAR CERTIDUMBRE A LAS MEDICIONES DE LABORATORIOS
ASEGURAR LA CONFIABILIDAD DE RESULTADOS
SISTEMAS DE GESTIÓN DE LA CALIDAD
ACREDITACIÓN NADCAP
La acreditación NADCAP, es un requisito
contractual habitual por los principales
clientes del sector aeroespacial cubre también
la norma ISO 17025 (Requisitos Generales
para la Competencia de Laboratorios de
Prueba y Calibración ).
SISTEMAS DE GESTIÓN DE LA CALIDAD
ACREDITACIÓN NADCAP National Aerospace and Defense Contractors Accreditation Program
PRI (Performance Review Institute) administra el programa de Nadcap y es un proveedor internacional de soluciones orientadas al cliente, diseñadas para mejorar la calidad de los procesos y los productos al añadir valor, reducir el costo total y fomentar la colaboración entre las partes interesadas en sectores donde la seguridad y la calidad constituyen objetivos comunes, en conjunto con:
IAQG (International Aerospace Quality Group), que persigue mejorar la Calidad
.
Gracias!