Principios de análisis instrumental

204 Capítulo 8 Introducción a la espectrometría óptica atómica «< Vaporizadores ele ctrotérmicos Los vaporizadores electrotérmicos, que se describieron en forma breve en la sección anterior, se usan también para varios tipos de muestras sólidas. La muestra se calienta conductivamente en una varilla o en un recipiente de grafito o tántalo. La muestra vapo– rizada se lleva al atomizador mediante un gas acarreador inerte. Ablación por arco o chispa Descargas eléctricas de varios tipos se usan con frecuencia para introducir muestras sólidas en los atomizadores. La descarga in– teractúa con la superficie de una muestra sólida y crea una nube de una muestra de partículas vaporizada. La vaporización de un sólido por interacción con una descarga eléctrica o un haz de láser se denomina ablación. La muestra vaporizada es entonces trans– portada hacia el atomizador mediante el flujo de un gas inerte. Para que la ablación de arco o chispa sea exitosa, la muestra debe ser conductora de electricidad o debe mezclarse con un con– ductor eléctrico. La ablación suele llevarse a cabo en una atmós– fera inerte, por ejemplo; un a atmósfera de flujo de gas argón. Dependiendo de la naturaleza de la muestra, la señal analítica resultante puede ser discreta o continua. Varios fabricantes de ins– trumentos venden accesorios para la ablación de arco o chispa y transporte de muestra. Hay que destacar que los arcos y chispas también atomizan muestras y excitan los átomos resultantes para generar espectros de emisión que son útiles para el análisis. Una chispa produce también un número significativo de iones que pueden ser sepa– rados y analizados mediante espectrometría de masas (véase la sección 11D). Ablación con láser La ablación con láser es un método versátil para introducir muestras sólidas en los atomizadores. Este método es similar a la ablación por arco o chispa; un haz láser enfocado con suficiente energía, por lo común un rayo láse r de Nd-YAG o excímero, incide en la superficie de la muestra sólida donde tiene lugar la ablación para convertirla en una pluma de vapor y materia en forma de partículas que son barridas después hacia el atomizador. La ablación por láser es aplicable a sólidos conductores y no conductores, muestras inorgánicas y orgánicas, y materiales metá– licos y en polvo. Además del análisis en masa, un láser enfocado 8 Véase Glow Discharge Optical Emission Spectrometry, R. Payling, D. }ones, y A. Bengston, eds., Chichester, England: Wiley, 1997; Glow Discharge Plasmas in Analytical Spectroscopy, R. K. Marcus y}. A. C. Broekhaert, eds., Chichester: Wiley, 2003. FIGURA 8.12 Un atomizador de descarga luminiscente. (Algunas figuras no aparecen en la obra por restricción de derechos y son muy importantes en el desarrollo del capítulo. Para consultar el diagrama de la fuente original debe referirse a D. S. Gough, P. Hannaford y R. M. Lowe, Anal. Chem. , 1989, 61, p. 1652. DO!: 10.1021/ ac00190a013. Copyright 1989 American Chemical Society.) permite analizar áreas pequeñas en la superficie de sólidos. Varios fabricantes de instrumentos ofrecen tomadores de muestras con láser. La técnica de descarga luminiscente Un dispositivo de descarga luminiscente (GD) 8 es una fuente ver– sátil que efectúa la introducción y la atomización de la muestra en forma simultánea (véase la figura 8.12). Una descarga luminis– cente tiene lugar en una atmósfera de gas argón de baja presión (1 a 10 torr) entre un par de electrodos mantenidos a un voltaje de cd de 250 a 1000 V. El voltaje aplicado ocasiona que el gas argón se descomponga en iones de argón con carga positiva y electrones. El campo eléctrico acelera los iones argón hacia la superficie del cátodo que contiene la muestra. Los átomos neutros de la muestra son expulsados entonces por un proceso llamado chisporroteo. La tasa de chisporroteo puede ser tan alta como 100 flg/min. El vapor atómico producido en una descarga luminiscente consta de una mezcla de átomos e iones que puede ser determi– nada mediante absorción atómica o fluorescencia o mediante espectrometría de masas. Además, una fracción de las especies atomizadas presentes en el vapor está en un estado excitado. Cuando las especies excitadas regresan a sus estados base, produ– cen una luminiscencia de baja intensidad (de ahí el nombre) que se puede usar para mediciones de emisión óptica. Las aplicaciones más importantes del atomizador de descarga luminiscente han sido en el análisis de metales y otras muestras conductoras; aunque con modificaciones, el dispositivo se usa también con muestras líquidas y materiales no conductores mez– clándolos con un conductor como grafito o polvos de cobre puro. Un reciente avance en esta área ha sido el uso de la espectroscopia por emisión de descarga luminiscente para adquirir imágenes de superficies y para aplicaciones de mapeo elemental. 9 Varios fabricantes de instrumentos actuales producen fuen– tes de descarga luminiscente de varios tipos. 9 Véase, G. Gamez, M. Voronov, S. }. Ray, V. Hoffman, G. M. Hieftje, y }. Michler, Spectrochim. Acta B, 2012, 70, 1, DO!: 10.1016/j.sab.20 12.04.007; M. Voronov, el al. , f. Anal. At. Spec., 2012, 27,419, DO!: 10.1039/c2ja!0325g.