Técnicas Espectroscópicas de Absorción/Emisión Atómica ?· Espectroscopía Atómica– ¿Qué medimos?…

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  • Tcnicas Espectroscpicas de Absorcin/Emisin Atmica

    Madrid, 5 de Julio 2011

  • La composicin elemental determina las propiedades qumicas y fsicas de las muestras.

    La presencia de ciertos elementos, incluso a niveles de traza y ultratraza puede tener

    Importancia del Anlisis Elemental

    Sep 20102

    traza y ultratraza puede tener un impacto significativo en la salud humana, medio ambiente o en la industria.

  • Caractersticas y Exigencias del Anlisis Elemental

    El anlisis de trazas y ultratrazas cobra cada vez ms importancia Disminucin de los lmites de deteccin de las tcnicas de anlisis (medioambiente, alimentacin, bio-clnico, semiconductores, materiales)

    Los anlisis se efectan cada vez ms en un entorno regulado. Legislaciones nacionales, europeas, internacionales. Uso de sistemas de calidad, patrones primarios, CRMs. Exactitud y robustez en el

    Sep 20103

    de calidad, patrones primarios, CRMs. Exactitud y robustez en el sistema de medida.

    El anlisis se incorpora dentro de la cadena productiva y por lo tanto cada vez es ms importante el control de los costes y la productividad de los laboratorios. Automatizacin, velocidad, capacidad multielemento, sencillez de manejo.

  • Tcnicas de Anlisis ElementalTrazas y Ultratrazas.

    Sep 20104

  • Espectroscopa Atmica Qu medimos?2. El electrn excitado puede

    eventualmente disminuir su

    energa hasta el nivel basal y

    emitir luz a longitudes de

    onda bien definidas)Emission

    1. La absorcin de

    energa permite

    que un electrn

    se mueva a un

    nivel energtico

    superior.

    E1

    E2Absorcin

    5

    3. Si hay sufiente

    energa en el sistema, el

    electrn puede

    abandonar el tomo y

    dejar tras de s un ION

    cargado positivamente.

    Electron

    Nucleo

    E1

    Page 5

    Ionizacin

  • FAA

    GFAA

    Absorcin Atmica de Llama

    Absorcin Atmica de Cmara de Grafito

    Muy rpida; buena cobertura de elementos, monoelemental, DLs entre 10s a 100s ppb; bajo coste.Lenta; cobertura selectiva de elementos, monoelemental, DLs entre 10s a 100s ppt; mayor coste. Rpida; cobertura elemental baja,

    Monoelementales

    Tcnicas de Espectrometra AtmicaAA, ICP-OES, ICP-MS

    HGAGeneracin de Hidruros/Vapor

    ICP-OESEspectroscopa Optica de Emisin ICP

    ICP-MS Espectroscopa de Masas

    Rpida; cobertura elemental baja, monoelemental; DLs entre 10s a 100s ppt; bajo coste.

    Muy rpida; puede analizar la mayora de elementos, multielemental; DLs en torno a las ppb; coste medio. Rpida; puede analizar la mayora de los elementos, incluyendo el Hg, multielementalDLs entre las ppt o sub-ppt; alto coste.

    Multielementales

    Page 6

    HGA Hidruros/Vapor Frio

  • Absorcin Atmica: Caractersticas generales

    67 elementos

    Desde ppts a niveles de ppm altas

    Intervalo lineal de 2-3 ordenes

    Precisin tpica inferior al 1% RSD en FLAA y VGA y del 3-5% RSD en GFAA.

    Instrumento sencillo de ajustar

    Instrumentacin de facil manejo

    Tcnica muy especfica y selectiva

    Bajos costes operativos

    Page 7

  • Pittsburg Conference 1957...

  • ... Siglo XXI

  • Sistemas AA de AgilentDiseos ptico de altas prestaciones

    Nebulizador para todo tipo de anlisis.

    Tolerancia a todo tipo de matrices: Muestras acuosas, cidas, orgnicas.

    Sensibilidad ajustable: Nebulizador, bola de impacto.

    Enorme estabilidad y robustez en matrices fuertes.

    Seguridad.

    Interlocks de seguridad.

    Sistemas de liberacin de presin.

    7/11/2011June 2010

    Atomic AbsorptionAgilent Restricted

    10

    Sistemas de liberacin de presin.

    Corte automtico de gases.

    Optica de altas prestaciones

    Optica sellada y espejos recubiertos de cuarzo.

    Mnimas partes mviles.

    Mayor rendimiento en la transmisin de la luz.

    Red de difraccin de 1200l/mm-1800 l/mm

    Distancia focal de 250-330 mm

    Resolucin variable, hasta 0.1nm

  • Eficiencia y ProductividadModo de trabajo en AA convencional

    Se mide un solo elemento cada vez

    Las muestras se aspiran una y otra vez durante el Anlisis

    Aumentan los delays. Aumenta el tiempo de anlisis

    Consume ms cantidad de muestra

    Page 11

  • Eficiencia y ProductividadModo de trabajo en Fast Sequential (FS)

    Mide todos los elementos en una secuencia rpida.

    Todas las muestras se aspiran una sola vez.

    Mejora la productividad en ms de un 50%

    Menor consumo de muestra. Ahorro de tiempos de trabajo y costes operativos

    Solo Agilent dispone del modo FS

    Page 12

  • SpectrAA FS:AAS Secuencial Rpido

    Fuente de alimentacin para hasta 8 Lmparas

    Enfoque Motorizado

  • FS-AAS, 10 Elementos: 90 s por muestra, tiempo total de anlisis (10 elementosx 3 reps. x 3 seg)

    Modo de trabajo en Fast Sequential

    Tcnica Nmero deelementos

    Tiempo de analisis

    por muestra,min

    SecuencialICP-OES

    10 3.6

    Secuencial RpidoFlame AAS

    SimultaneoICP-OES

    10

    10

    1.7

    1.2

  • El sistema determina la relacin de Absorbancia Muestra /Blanco para el IS

    La relacin se muestra como un Factor de Correccin

    La Absorbancia del Analito es corregida por este Factor

    La concentracin real de la muestra es mostrada

    Trabajo con Standard Interno (IS)

    Slo posible con el modo de operacinpatentado por Agilent, Fast Sequential

  • Elimina la rutinaria tarea de preparar patrones Permite una rpidsima dilucin on-line para las

    muestras de concentracin elevada

    Incrementa en 200 veces el intervalo lineal.

    Adicin On-line de supresores de ionizacin o modificadores qumicos

    Simplifica la preparacin de muestra

    Minimiza el consumo de reactivos

    SIPS Simplifica el anlisis por FlAA

    Minimiza el consumo de reactivos

    Preparacin automtica de adiciones standard.

    Adicin y Correccin automtica con standard interno en equipos FS

    Permite trabajar en modo de lavado inteligente.

    Page 16

  • Compatible con las versiones actuales de AA, ICP-OES y UV-Vis

    Gran velocidad De la muestra a la estacin de lavado en < 3 seg

    Bandejas seleccionables

    Bandeja dedicada a standards/QCs

    Tubos de 11 x 16 mm OD; o

    Tubos de centrfuga de 6 x 29 mm OD

    Suporta hasta tres bandejas de muestras.

    Autosamper SPS-3. Trabajo desatendido en FLAA

    Suporta hasta tres bandejas de muestras.

    Capacidad Max. de 270 muestras

    Permite tubos de hasta 150 mm de altura

    Estacin de lavado de flujo continuo y velocidad variable a travs de una bombaperistltica incorporada

    Opciones:

    Cabina purgada

    Diluidor (dilucin on-line y off-line)

    Page 17

  • Sirve para el anlisis de elementosformadores de hidruros voltiles.

    As, Se, Sb, Bi, Te, Sn

    Anlisis de mercurio por vapor fro

    Cold vapor

    Tcnica extremadamente Sensible

    Lmites de deteccin a nivel de sub-ppb con

    Atomizacin por Generacin de Hidruros/Vapor fro

    Lmites de deteccin a nivel de sub-ppb con precisin del 1-2 %

    Reducin qumica del elemento a suHidruro gaseoso o vapor libre de Hg

    Hidruro se disocia en celda pre-calentada(excepto Hg)

    Page 18

  • Error a 2.12 Abs. Seal de fondos del NaCl

    2.12 ABS2.12 ABS

    Ventajas del sistema de correccin de Agilent porlmpara de Deuterio.

    2 % ERROR2 % ERROR

    Page 19

  • Equipos de AA Agilent de Cmara de Grafito

    La cmara de grafito permite llegar hasta los 3000, con rampas de calentamiento de hasta 2000C/seg.Tubos de calentamiento longitudinal isotermos, protegidos por una corriente de Ar externa para alargar la vida del tubo. Cabezal construido de materiales inertes (titanio).20 etapas de temperaturas, seleccin de gas de arrastre alternativo. Mltiples modos de inyeccin. PROMPT.

  • Los sistemas Zeeman de Agilent proporcionan:

    Impresionante rendimiento a niveles de sub-ppb gracias al diseo CTZ del horno y la disposicin transversal de los imanes.

    No hay restricciones al paso de luz.

    El mejor sistema Zeeman de GFAA

    Alineamiento sencillo Solo requiere unafuente de luz.

    La correccin Zeeman ms precisa.

    Interpolacin polinmica de la seal del fondo

    Imn del Zeeman modulado al doble de la frecuencia principal.

    Intensidad de campo variable

    Page 21

  • Fuente de potencia optimizadapara tubos de baja masatrmica.

    Asegura un calentamientocontrolado, rpido y constante.

    Diseada para mantener una temperaturaconstante en el tubo de grafito

    controlado, rpido y constante.

    Crea una zona de temperaturaconstante alrededor del orificiode inyeccin.

    Mejores caractersticas de relacin seal/ruido.

    Page 22

  • Opcin Video-Cmara

    Permite visualizar dentro del tubo para optimizar:

    Altura del inyector

    Temperatura de secado

    Imagen almacenada con resultados

  • Examine los resultados(30 a 40 mins. despues)

    El mximo

    Optimizacin para la determinacin de Pb empleando modificadores fosfato

    SRM. Ventana para la Optimizacin del las Temperaturas del Horno

    El mximode la curvaes indica lascondicionesptimas.

    Presionando OK se fijan las condiciones optimizadas en el mtodo de anlisis

    Page 24

  • Los sistemas Duo de Agilent doblan la productividad del laboratorio

    Ideal para laboratorios medioambientales, qumicos, o industriales con altas cargas de trabajo.

    El uso simultaneo del FLAA y del GFAA mejora la productividad.

    Permite personalizar el sistema en funcin de susnecesidades.

    Almacenamiento de mtodos y resultados Almacenamiento de mtodos y resultadoscentralizado.

    Ahorro de tiempo eliminando el tiempo en los cambios y alineamientos.

    Sencillez en la puesta a punto cada atomizadorest permanentemente alineado.

    Page 25

  • Plasma acoplado inductivamente (ICP)

    Campo magntico

    Cuerpo de antorcha

    3 Tubos concntricos de cuarzo

    Bobina de induccin

    26

    Ar Flujo de gas de nebulizador y aerosol de muestra

    Corrientes de Eddy Ar Flujo de gas de

    plasma

    Ar Flujo de gas auxiliar

    induccin(Refrigerada)

  • Caractersticas del ICP-OES a dia de hoy

    Amplio espectro 78 elementos analizables.

    Muy adecuada para el anlisis de elementos refractarios.

    Tcnica simultanea, muy rpida y robusta.

    Amplio intervalo dinmico - ppb a %

    Precisin frecuentemente superior al 1%

    Gran tolerancia a slidos disueltos.

    27

    Gran tolerancia a los medios orgnicos.

    Pocas interferencias qumicas

    Normalmente la preparacin de muestra es sencilla

    Relativamente facil de operar

  • Plasma ICP-OES: Tendencias

    Flexibilidad en la configuracin Anlisis directoDigestiones por distintos medios

    Robustez instrumental.MineraAleacionesMateriales/Catlisis

    Linealidad

    July 11, 201128

    LinealidadAnlisis de mayoritarios y minoritarios

    Ahorro de costesVelocidad de anlisisRapida puesta en marcha

    Sistemas de eliminacin de interferenciasMatrices complejas

  • En funcin de : - la sensibilidad necesaria

    - la naturaleza de la matriz

    Matriz Nebulizador Cmara Tipo de tubo AntorchaDrenaje Muestra

    Acuosas Conikal (5% TDS) Ciclnica monopaso azul -azul blanco-blanco monobloqueNo cargadas Sea spray (50 ml) (1,6 ml/min) (0,62 ml/min)

    ONE-NEB / USN

    Acuosas Sea spray (20% TDS) Twister azul -azul blanco-blanco monobloquecargadas ONE-NEB Sturman-Masters azul -azul gris-gris

    (1 ml/min)

    Acuosas Sea spray (tope 75) Antorcha altos slidosfuertemente cargadas Slurry (suspensiones 150) Sturman-Masters azul -azul gris-gris Shield torch

    FlexibilidadFlexibilidad en la en la configuracinconfiguracin

    29

    fuertemente cargadas Slurry (suspensiones 150) Sturman-Masters azul -azul gris-gris Shield torch

    Fusiones alcalinas

    AcidosH3PO4, HClO4 Sea spray Twister azul -azul blanco-blanco monobloque

    H2SO4

    HF v-groove Sturman-Masters azul -azul gris-gris desmontable

    ONE-NEB Ciclnica (HF) Injector de almina

    Orgnicos Conikal (5% TDS) Sturman-Masters azul -azul blanco-blanco desmontableAceites Ciclnica/refrigferada injector de cuarzo 0,8 mm

    Disolventes

    Micromist Cinnabar monobloque

    Biolgicas 0,4 ml/min (20 ml) negro-negro

    Micro-volumenes 0,2 ml/minNaranja-naranja

    0,05 ml/min azul-naranja

  • Vista Vista Radial (Radial (AgilentAgilent 715715--725725--735)735)

    Canal central

    Volumen de observacin

    Canal central

    Altura de

    visin

    Bobina de

    Regin de

    induccin

    FlexibilidadFlexibilidad en la en la configuracinconfiguracin

    30

    Permite: trabajar con muestras con alto contenido de sales disueltas

    - analizar muestras de muy altas concentraciones

    Bobina de

    induccin

  • Interfaz de cono refrigerado

    FlexibilidadFlexibilidad en la en la configuracinconfiguracin

    Vista Vista Axial (Axial (AgilentAgilent 710710--720720--730)730)

    31

    - Interfaz a travs de un cono refrigerado y una contracorriente de Arpara suprimir la zona de recombinacin molecular

    - Paso ptico en el canal central ms largo sensibilidad aumentadaen un factor de 3 a 10.

    - Limitacin en cuanto a la carga razonable de contenido de sales enlas muestras: 30 a 50 g/L segn el tipo de sal.

    Apertura de la cola del

    plasma

  • EnormeEnorme IntervaloIntervalo DinamicoDinamico Lineal en AxialLineal en Axial

    Interfase CCI Patentada

    Interfaz de cono refrigerado

    Apertura de la cola del

    plasma

  • GeneradorGenerador RFRF

    Nuestros equipos emplean un Generador de tipo oscilador libre de alta frecuencia 40.68 MHz

    Los osciladores libres acoplan msrpidamente los cambios de impedancia del plasma, lo que le

    RobustezRobustez en las en las determinacionesdeterminaciones

    33

    impedancia del plasma, lo que le confiere mayor robustez.

    Los generadores de alta frecuencia permiten disponer de:

    Mayor linealidad

    Menores fondos

    Mayor seal para algunos elementos

  • Antorcha

    Prisma

    CaF2

    Red de Difraccin

    Chip CCD

    VarianVarian 700700--ES SIMES SIM

    RobustezRobustez en las en las determinacionesdeterminaciones

    Todos los componentes pticos son fijos, no hay componentes mviles

    El sistema ptico est termostatizado a 35C +-

    No hay necesidad de Dual View para eliminar interferencias en axial

    PolicromadorEchelle

    termostatizado a 35C +-0.1C para evitar derivas por dilatacin.

    Detector sin sustancias orgnicas. Solo Silicio. Mantiene la sensibilidad de su respuesta durante toda la vida del equipo.

  • Menores Costes OperativosMenores Costes Operativos

    Velocidad de anlisisConsumo de gases

    Gas de DesvoInterfaz de cono refrigerado

    20-30 l/minApertura de la cola del plasma

  • El nico sistema ptico totalmente simultaneoEl nico sistema ptico totalmente simultaneo

    Antorcha

    Prisma

    CaF2

    Red de Difraccin

    Chip CCD

    Menores Costes OperativosMenores Costes Operativos

    July 11, 2011Confidentiality Label

    36

    Chip CCD

    Policromador Echelle

  • Menores Costes OperativosMenores Costes Operativos

    Integracin adaptativa (720/25 y Integracin adaptativa (720/25 y 730/35)730/35)

    No emplea obturadores

    Canal anti-blooming

    37

    Evita transvases de electrones a pxels cercanos

  • Vlvula de 4 vas SVS-1 controlada por el softare

    Menores Costes OperativosMenores Costes Operativos

    Permite una introduccin de muestra y lavado ms eficaz y rpido.Se realiza el lavado mientras se introduce la muestra siguiente.Mejora la estabilidad a largo plazo en muestras con alto contenido de slidos disueltos.Disminuye el envejecimiento de la antorcha y gasto en cosumibles.

    38

    Compatible con autosampler y lavado inteligente

  • Los mejores sistemas de eliminacin de Los mejores sistemas de eliminacin de interferenciasinterferencias

    Cobertura completa del espectroSeleccin de lneas alternativas

    Elemento Long. Onda (nm)

    Resolucin (nm)

    As 188.979 0.007

    Be 234.861 0.008

    B 249.773 0.008

    Elevada resolucin ptica (7 pm)

    39

    B 249.773 0.008

    Co 238.892 0.009

    Cd 214.438 0.008

    Ca 396.847 0.011

    Li 670.784 0.024

    K 769.896 0.045

  • Los mejores sistemas de eliminacin de Los mejores sistemas de eliminacin de interferenciasinterferencias

    Adaptado :correccin polinmica. extrapolacin automticade la forma del fondo.

    Correccin adaptada de los fondos

    40

    Correccin fuera del pico :utiliza 1 o 2 puntos para ajustar los fondos de...

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