Principios de análisis instrumental

estándar relativa oscila entre porcentajes bajos hasta 20% como máximo. Las ventajas de la espectrometría de masas con fuente de chispa son su elevada sensibilidad, la posibilidad de aplicarla a una amplia variedad de matrices de muestra, el gran intervalo dinámico lineal de la señal de salida, con frecuencia de varios órdenes de magnitud, y la gran variedad de elementos que se pue– den detectar y medir de manera cuantitativa. llE ESPECTROMETRÍA DE MASAS CON DESCARGA LUMINISCENTE Como se indicó en la sección 8C.2, una fuente de descarga lumi– niscente se utiliza como dispositivo de atomización para varios tipos de espectroscopia atómica. 18 Además de atomizar las mues– tras, también produce una nube de iones positivos del analito a partir de muestras sólidas. Este dispositivo está constituido por un sencillo sistema cerrado de dos electrodos que contiene argón a una presión de 0.1 a 1Otorr. Se alimenta a través de los elec– trodos un potencial de S a 15 kV proveniente de una fuente de alimentación pulsante de corriente continua, lo cual ocasiona la formación de iones positivos de argón, los cuales se aceleran hacia el cátodo. Éste se fabrica con la muestra , o bien, la muestra se deposita sobre un cátodo metálico inerte. Como sucede en la lámpara de cátodo hueco (sección 9B.1), los átomos de la mues – tra son expelidos desde el cátodo hasta la zona situada entre los dos electrodos, donde se convierten en iones positivos al chocar con electrones o con iones positivos de argón . Los iones del ana– lito son conducidos al espectrómetro de masas mediante un vacío diferencial. Después, los iones se filtran en un analizador cuadru– polar o son dispersados con un analizador magnético de sectores para su detección y determinación. Como se mencionó, las fuentes de descarga luminiscente se utilizan a menudo con antorchas de plasma acoplado inducti– vamente. La descarga luminiscente actúa como atomizador y la antorcha de plasma como ionizador. La fuente de descarga luminiscente parece ser más estable que la fuente de chispa y es más barata tanto en la adquisición como en el mantenimiento. En particular es muy útil para el análisis directo de muestras sólidas. En la actualidad existen en el mercado espectrómetros de masas de cuadrupolos y de doble enfoque con fuentes de descarga luminiscente. llF OTROS MÉTODOS ESPECTROMÉTRICOS DE MASAS En el último cuarto de siglo la ciencia y la técnica de la espectrome– tría de masas han crecido de manera vertiginosa. En las dos últimas secciones de este capítulo se tratan de manera breve dos fascinantes pero muy importantes adelantos en este campo floreciente. " Véase N. H. Bings, A. Bogaerts, y ). A. C. Broekaert, Anal. Chem., 2013, 85, 670, DOI: lO.l02l/ac303l459; R. K. Marcus y ). A. C. Broekaert, Glow Discharge Plasmas in Analytical Spectwscopy, New York: Wiley, 2003; W. W. Harrison, en lnorganicMass Spectrometry, cap. 3, F. Adams, R. Gijbels, y R. Van Grieken, eds., New York: Wiley, 1988. ))} llF Otros métodosespectrométricos de masas 265 11F.1 Espectrometria de masas con acelerador En años recientes, se desarrolló una variación del método de la relación de isótopos que se llama espectrometría de masas con ace– lerador (AMS, por sus siglas en inglés). En esta técnica el elemento blanco se separa primero químicamente de la muestra antes de colocarlo en el portamuestra del instrumento de espectrometría. Luego, el elemento muestra se bombardea con iones de cesio para extraer el elemento del analito en la forma de iones nega– tivos. Entonces, los iones del analito son acelerados en un tubo por medio de la aplicación de una diferencia de potencial positiva de varios millones de voltios, pasan después por un dispositivo donde se les quitan electrones para transformarlos en iones posi– tivos y se les vuelve a acelerar en el tubo para dirigirlos hacia un potencial común donde las velocidades de los iones se aproximan a un bajo porcentaje de la velocidad de la luz. Por medio de una serie de filtros de masa electrostáticos y magnéticos, el haz de iones que contiene todos los isótopos del elemento del analito se divide en otros rayos que contienen el isótopo de interés, por lo general inestable, y otros isótopos. Un detector separado cuenta cada uno de los isótopos. Por ejemplo, en la datación con carbono, se puede separar un solo núcleo de 14 C y contarlo en presencia de 10 15 núcleos de 13 C y 12 C. Aunque existen muy pocas instalaciones para re alizar la espectrometría de masas con acelerador en todo el mundo, la téc– nica es valiosa para determinar la concentración de un isótopo inestable en presencia de una cantidad enorme de un segundo isótopo estable, sobre todo en la datación con radiocarbono y en la determinación de núclidos producidos a partir de la interacción de rayos cósmicos con fuentes terrestres y extraterrestres. Entre estos núclidos están 10 Be, 14 C, 26 A!, 36 Cl, 41 Ca y I29I. 1 9 11F.2 Métodos para el análisis elemental de superficies En ciertas áreas de la ciencia y de la ingeniería, la composición elemental de una capa superficial de un sólido cuyo espesor es desde unos cuantos angstroms hasta unas decenas de ellos es de mucho mayor interés que la composición elemental global. Entre los campos donde la composición superficial es muy importante están la catálisis heterogénea, los estudios de corro– sión y adhesión, el establecimiento de las propiedades de fragi– lidad y los estudios de comportamiento y funcionalidad de las membranas biológicas. A menudo se utilizan dos métodos espectrométricos de masas atómicas para determinar la composición elemental de superficies sólidas: la espectrometría de masas de ion secundario y la espectrometría de masas con microsonda de láser. Estas técni– cas se estudian con detalle en las secciones 21D.1 y 21D.3. 19 Para varias descripciones interesantes sobre las instalaciones para espectrometría de masas con acelerador, haga una búsqueda en Google con los términos "espectro– metría de masas con acelerador':