umweltforschungszentrum leipzig-halle ; department analytik

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Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle ; Department Analytik

Aufbaustudium "Analytik und Spektroskopie“

Atomemission : Probeneinführung

Grundvoraussetzung für Analytik : Einbringen der Analyte ins Plasma

Analyte sind in Matrix eingebunden

Matrix (und Analyte) können in allen Aggregatzuständen vorliegen

Anpassung der Probe an Probeneinführungssystem

Anpassung des Probeneinführungssystems an Plasmaquelle

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Feststoffe:

direkte Probeneinführung

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direkte Probeneinführung: Feststoffe

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Direkte Probeneinführung : Gase

Gase von Prozessen (online),

Gaschromatographie (online),

Hydride (online) ….

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Direkte Probeneinführung: Flüssigkeiten

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Direkte Probeneinführung : Flüssigkeiten als Aerosol

Zerstäuber

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Zerstäuber

u.a. für ICP

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Zerstäuber

u.a. für ICP

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Zerstäuber

u.a. für ICP

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Zerstäuber

u.a. für ICP

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Zerstäuberkammern

Beruhigungskammern

Ziel :

Abtrennung der Aerosolpartikel von Lösungsmitteln

(Säuren, Wasser, org. Lsgm,…)

Reduzierung der Teilchenzahl im Plasma !

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Vergleich : PN – USN: Bestimmung von Cd in Trinkwasser

→ USN deutlich höhere Empfindlichkeit; Ursache wesentlich höhere Zerstäubungseffektivität

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Kurzcharakteristik der Zerstäuber für Aerosolerzeugung

PN Pneumatische Zerstäuber

Effektivität 1 – 5 % (typisch 1-2 %) abhängig vom Zerstäubertyp

organische Lösungsmittel möglich

Salzbelastung ≤ 1 % konzentrischer Zerstäuber (Meinhard)

≤ 2 - 5 % cross-flow

≤ 10 % V – groove

Probenfluss 1 – 5 ml min-1

Mikrovolumina wenig geeignet

Kopplungsmöglichkeiten mit LC, HPLC, FIA

memory Effekte „vertretbar“

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HPN Hochdruck-Zerstäuber

Effektivität 20 – 30 % (Desolvatisierung empfehlenswert)

organische Lösungsmittel nur bedingt möglich

Salzbelastung max.10 – 20 % (matrixabhängig)

Probenfluss abhängig von Pumpe ~ 1 ml min-1

Mikrovolumina gut geeignet > 20 µl

Kopplungsmöglichkeiten mit FIA, HPLC

memory Effekte „vertretbar“

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USN Ultraschallzerstäuber

Effektivität 20 - > 50 % (Desolvatisierung erforderlich)

organische Lösungsmittel ungeeignet

Salzbelastung ≤ 0.5 % (besser < 0.1 %)

Probenfluss 1 – 2 ml min-1

Mikrovolumina ungeeignet

memory Effekte hoch

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Direkte Probeneinführung : Analyte aus Flüssigkeiten nach chemischer Abtrennung

Hydridtechnik

(As, Se, Sb, Te, Bi, … Hg)

BH4- + H3O+ + 2 H2O → H3BO3 + 8 Hnasz

H2SeO3 + 6 Hnasz → SeH2 ↑ + 3 H2O

Hg2+ + 2 Hnasz. → Hg + 2 H+

Batch - Technik

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Hydridtechnik


BH4- + H3O+ + H2O → H3BO3 + 4 H

H2SeO3 + 6 H → SeH2 ↑ + 3 H2O

Batch - Technik

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Hydridtechnik


BH4- + H3O+ + H2O → H3BO3 + 4 H

H2SeO3 + 6 H → SeH2 ↑ + 3 H2O

FIA – Technik

(Fließ-Injektions-Technik)

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Hydridtechnik


BH4- + H3O+ + H2O → H3BO3 + 4 H

H2SeO3 + 6 H → SeH2 ↑ + 3 H2O

FIA – Technik

(Fließ-Injektions-Technik)

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Gekoppelte Probeneinführungssysteme

Hybrid – Techniken; Zweistufen-Techniken; Hyphenated techniques

Zielstellung: Trennung von Probenüberarbeitung und Erzeugung freier Atom (Ionen) im Plasma

WARUM ??• Einführung der Analyte in Plasmaquelle, die optimale Parameter besitzt• Realisierung optimaler Probenüberarbeitung unabhängig von Plasmabedingungen• Trennung von Analyt und Matrix vor Plasmaquelle• Anreicherung von Analyten• Mikro- und Verteilungsanalyse in Feststoffen• Speziesanalytik durch Kopplung mit chromatographischen Techniken

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Probeneinführtechnik Plasmaquelle

Feststoffe

Bogen ICP, DCP, Flamme,

Funken Graphitrohr (AAS)

etv elektrothermische Verdampfung

Laser

etv elektrothermische Verdampfung MIP, CMP, FANESLaser

Lösungenetv, FIA, chrom. Trennung ICP, MIP, DCP, Anreicherungstechniken (SPE) Graphitrohr, Flamme

Lösung-Gas (Chem. Reaktionen)Hydriderzeuger ICP, DCP, MIP, Methylierung Flamme, Graphitrohr,

FANES

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Feststoffanalytik

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Feststoffanalytik

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Feststoffanalytik

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Feststoffanalytik

oder Lösung

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Lösungen Mikromengen

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Varianten der Speziesanalytik mit ICP als Plasma

Separation method (technique)

ICP - MS detectionDirect coupling (on-line)Direct coupling (on-line)

Collection of fractions

Off-line samplingOff-line sampling




20.04.23

Hyphenated Techniques for Speciation Analysis Interfacing of efficient separation techniques with elemental specific detection

on-lineSeparation methods

– HPLC– IC– CE– GC– SFC– SEC– (FFF)

InterfaceInterfacenebulizernebulizer direct injection direct injection hydride generatorhydride generatorionisation sourcesionisation sources

Detection AAS AFS MIP-AES ICP-AES GD-AES

ICP-MS MSHPLC high performanceHPLC high performance liquid chromatographyliquid chromatography

LC liquid chromatographyLC liquid chromatography

CE capillary (zone) electrophoresisCE capillary (zone) electrophoresis

GC gaschromatographyGC gaschromatography

SFC sSFC supercritical fluid chromatography

SEC size exclusion chromatographySEC size exclusion chromatography

FFF field flow fractionation FFF field flow fractionation




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GC- ICP-MS for characterization of volatileGC- ICP-MS for characterization of volatile (volatilizable) (volatilizable)

organometal(loide) organometal(loide) speciesspecies

Ref.: R. Lobinski et al. Trac Trends Anal. Chem. (1999) 7, 449 Ref.: R. Lobinski et al. Trac Trends Anal. Chem. (1999) 7, 449




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Atomemission : Probeneinführung Zusammenfassung

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