مشـاوره و پشـتیبانی

021-91303797

آنالیز ICP

آنالیز ICP

آنالیز ICP یا طیف سنجی پلاسمای جفت شده القایی یکی از روش های آنالیز ساختاری برای شناسایی عناصر و غلظت آن ها در نمونه های مختلف است. اساس این روش برپایه برانگیختگی اتم های نمونه توسط پلاسما و میدان الکترومغناطیسی ایجاد شده ناشی از آن است. این روش در حوزه های صنعتی، آزمایشگاهی، زیستی و مطالعات دانشگاهی کاربرد زیادی دارد.

تعداد ارائه دهندگان:

4
ارائه دهندگان
معرفی خدمت

آنالیز ICP

آنالیز ICP یا (Inductively Coupled Plasma) ، یکی از روش های آنالیز ریزساختاری برای آنالیز قطعات است. این روش جزو روش های طیف سنجی نوری بر پایه نشر نور است که با نام طیف سنجی پلاسمای جفت شده القایی نیز شناخته می شود. تست ICP برای شناسایی عناصر موجود در نمونه و یافتن غلظت عناصر به کار گرفته می شود. اساس اسپکتروسکوپی نشری پلاسمای جفت شده القایی ، اندازه گیری شدت امواج تابیده شده از اتم های نمونه در حین بازگشت از حالت برانگیخته است.

نحوه کارکرد آناليز ICP

همانطور که در قسمت قبل اشاره شد، اتم های نمونه برانگیخته می شوند که این کار توسط منبع انرژی پلاسما انجام می شود. برای تامین این انرژی از دستگاه پلاسمای جفت شده القایی استفاده می شود که دارای یک مشعل و سه لوله متحدالمرکز از جنس کوارتز است. از جریان گاز آرگون در هر لوله برای خنک کردن و انتقال نمونه به درون پلاسما استفاده می شود.

آنالیز ICP

نحوه ایجاد پلاسما برای یونیزاسیون گاز در آنالیز ICP

از یک سیم پیچ القایی با شدت جریان بسامد بالا در قسمت بالای لوله خارجی استفاده می شود. لوله مرکزی، گاز آرگون را به قسمت بالایی میفرستد و این کار سبب روشن شدن مشعل دستگاه ICP می شود. سپس جرقه ای توسط سیم پیچ القایی ایجاد می شود که سبب یونیزه شدن گاز می گردد. وظیفه دیگر سیم پیچ القایی تولید میدان مغناطیسی است. یون ها و الکترون های حاصل از یونیزاسیون با این میدان مغناطیسی واکنش می دهند و درنتیجه جریانی از یون ها و الکترون ها در مسیرهای مدور و مشخص در سیستم ایجاد می شود.

آنالیز ICP

اپراتوری در حال انجام آزمون ICP

اتم هایی که در اثر جرقه یونیزه نشدند، در اثر برخورد با ذرات باردار یونیزه خواهند شد. درنتیجه محیط پلاسما در حین انجام آناليز ICP پایدار باقی می ماند. دمای مرکز محیط به 6000 کلوین می رسد. نمونه در قسمت بالای لوله مرکزی، تحت تاثیر انرژی الکترون ها و یون ها تبخیر شده و به اتم های تشکیل دهنده خود تبدیل می شود. درنتیجه محیط پلاسما که دمای بالایی دارد باعث برانگیختگی نمونه می شود. پرتوهایی که از عناصر نمونه ساطع می شوند، پس از عبور از تکفام ساز، به آشکارساز می رسند که آن ها را تکثیر کرده و شدت آن ها را نیز اندازه گیری می کند. درنتیجه عناصر موجود در نمونه و غلظت آن ها به عنوان نتیجه آنالیز ICP به دست می آیند.

روش های مختلف تست ICP

روش های مختلف تست ICP بر اساس نحوه کارکرد دستگاه به سه روش ICP-AES، ICP-Mass و ICP-RIE تقسیم بندی می شوند.

طیف سنجی انتشار اتمی (ICP-Atomic Emission Spectroscopy)

در این روش انالیز ICP ، به منظور یونیزاسیون گاز و ایجاد پلاسما، از یک میدان الکتریکی استفاده می شود. حد تشخیص این روش در حد ppt بوده و برای نمونه هایی مانند خاک، آب، فلزات، سرامیک ها و نمونه های آلی کاربرد دارد. از مزایای این روش می توان به تکرارپذیری بالای آن و امکان اندازه گیری هم زمان چند عنصر با هم اشاره کرد.

دستگاه ICP

تصویر دستگاه ICP-AES

زدایش یونی غیرفعال (ICP-Reactive Ion Etching)

ایجاد پلاسما در سیستم توسط یک میدان قوی الکترومغناطیسی RF صورت می گیرد. یونیزاسیون مولکول های گاز توسط میدان الکتریکی در حال نوسان انجام می شود و به این صورت، پلاسما شکل می گیرد. در واقع تشکیل پلاسما تحت فشار کم (خلا) توسط یک میدان الکترومغناطیسی تولید شده و این پلاسما باعث یونیزاسیون مولکول های گازی می شود. 

تست ICP

شماتیک دستگاه ICP-RIE

طیف سنجی جرمی پلاسمای جفت شده القایی (ICP-Mass Spectrometry)

این روش انالیز ICP یکی از روش های طیف سنجی جرمی است که نسبت جرم به بار یون ها را اندازه گیری می کند. نتایج حاصل از آن به صورت نمودار شدت بر حسب نسبت جرم به بار نمایش داده می شود. دقت این روش به قدری است که می تواند غلظت عناصر را تا 1210 قسمت در تريليون (ppt) شناسایی کند. در دستگاه مورد استفاده در این روش، یون های خروجی از پلاسما توسط یک سری فیلتر به طیف سنج جرمی هدایت می شوند.

آنالیز ICP

تصویر دستگاه ICP-MS به همراه تجهیزات مربوط به آن

دستگاه ICP

داخل دستگاه ICP یک تورچ قرار داده شده است که دارای سه لوله متحدالمرکز است. دور لوله تورچ یک کویل قرار دارد که وظیفه آن تولید امواج رادیویی است. گاز آرگون به منظور داغ شدن و یونیزاسیون، به داخل تورچ دمیده می شود. همانطور که قبلا اشاره شد، سیم پیچ یک میدان الکترومغناطیسی تولید می کند که منبع تولید آن ها امواج رادیویی ایجاد شده در دستگاه است. برای تولید این امواج، دستگاه های آنالیز ICP امروزی، از فرکانس 27 یا 40 مگاهرتزی استفاده می کنند. گاز آرگونی که دمیده شده بود، توسط واحد تسلا آنقدر داغ می شوند تا یک جرقه از گاز ایجاد شود که باعث یونیزه شدن آرگون می شود.

آنالیز ICP

اجزای دستگاه آنالیز ICP

گاز آرگون در یک میدان فشرده الکترومغناطیسی یونیزه شده و در یک مسیر دورانی و کاملا قرینه و همسو با میدان مغناطیسی کویل RF جریان می یابد. یک پمپ مالشی در دستگاه ICP وجود دارد که وظیفه آن تزریق نمونه آبی یا آلی به مرکز شعله پلاسما است. الکترون ها و یون های باردار درون پلاسما باعث یونیزاسیون نمونه در اثر برخورد با آن شده و نمونه تبدیل به یون های باردار می شود. مولکول های متفاوت داخل پلاسما از خود انرژی ای ساطع می کنند که متناسب با اتم موجود در نمونه بوده و در طول موج مربوطه قرار دارد.

تست ICP

نتایج حاصل از اسپکترومتری نشری پلاسمای جفت شده القایی به همراه نمایش عناصر شناسایی شده

نور تابیده شده از نمونه، توسط لنزهایی به سمت اسپکترومتر رفته و در داخل آشکارساز (که امروزه از نوع CCD است) وارد می شود. شدت نورهای تابیده شده به طور هم زمان و برای تمامی اتم ها سنجیده می شود.

مزایای طیف سنجی پلاسمای جفت شده القایی

  • اناليز ICP قابلیت شناسایی تقریبا تمامی عناصر را دارد.
  • حساسیت این روش بسیار بالا و در حد ppb می باشد.
  • آماده سازی نمونه برای انجام آزمون ICP آسان است.
  • آنالیز ICP-AES توانایی شناسایی هم زمان 67 عنصر را در مدت زمان بسیار کوتاهی دارد.

معایب طیف سنجی پلاسمای جفت شده القایی

  • اسپکتروسکوپی نشری پلاسمای جفت شده القایی توانایی شناسایی گازهای نجیب را ندارد.
  • برای آنالیز هالوژن ها و برخی مواد غیرفلزی نیاز به خلا بالایی دارد.
دستگاه ICP

تجهیزات مربوط به دستگاه ICP موجود در یک مرکز تحقیقاتی

  • حد تشخیص آنالیز ICP برای شناسایی عناصر قلیایی به خصوص Rb ضعیف است.
  • وجود حلال های آلی (در صورتی که بیشتر از 1 درصد باشد) و یا غلظت های اسیدی بالا، باعث ایجاد خطا می گردد.

کاربردهای اسپکترومتری نشری پلاسمای جفت شده القایی

  • تست ICP در حوزه زمین شناسی برای تشخیص عناصر موجود در خاک، سنگ و رسوبات آبراهی استفاده می شود.
  • در حوزه های زیست محیطی برای اندازه گیری عناصر فلزی موجود در نمونه های آبی، غذایی، گیاهی و جانوری حتی در مقادیر بسیار کم می توان از اسپکتروسکوپی نشری پلاسمای جفت شده القایی استفاده کرد.
تست ICP

اپراتوری در حال انجام تست ICP

  • اناليز ICP در حیطه زیستی-بالینی به منظور اندازه گیری عناصر موجود در نمونه های بالینی، نمونه های خونی و بافت ها کاربرد دارد.
  • در صنایع مختلف نیز می توان از آزمون ICP برای شناسایی عناصر فلزی موجود در پساب ها و لجن های صنعتی و غلظت آن ها استفاده کرد.

تفاوت آزمون ICP با اسپکتروسکوپی جذب اتمی

  • آنالیز ICP بر پایه نشر اتمی و اسپکتروسکوپی جذب اتمی همانگونه که از نام آن پیداست، بر اساس جذب اتمی است.
  • تفاوت دیگر این دو روش، در منبع تولید یون یا اتم است که در آنالیز ICP از حالت پلاسما و در تکنیک جذب اتمی از شعله احتراق یا کوره گرافیتی برای تولید اتم استفاده می شود.
دستگاه ICP

تصویر دستگاه ICP-AES

  • در مورد حد تشخیص این دو روش برای عناصری که قابلیت اتمایز شدن داشته باشند، دستگاه جذب اتمی نسبت به دستگاه ICP قدرت تشخیص بالاتری دارد.
  • در مورد سرعت انجام آنالیز، اگر شناسایی یک عنصر مدنظر باشد، آنالیز جذب اتمی سرعت بالاتری نسبت به آنالیز ICP دارد و اگر آنالیز چند عنصر باهم مدنظر باشد، زمان آنالیز به ازای هر نمونه در دستگاه ICP کمتر خواهد بود.

هزینه تست ICP

از جمله مواردی که تعیین کننده هزینه تستICP  هستند، می توان به تعداد نمونه ها، تعداد عناصر موردنظر برای تشخیص، استفاده از روش های مختلف تست ICP و غیره اشاره کرد. در آزمون ICP می توان مشعل را به همراه یک طیف سنج جرمی به کار برد که باعث می شود یون های پدید آمده با عبور از میدان مغناطیسی بر حسب نسبت جرم به بار الکتریکی تفکیک و شناسایی شوند.

دستگاه ICP

نمایی نزدیک از دستگاه ICP-MS

 استفاده از این دستگاه باعث می شود هزینه تست ICP افزایش یابد اما از طرفی حساسیت و دقت بالاتری دارد. هزینه تست ICP را از نظر دستگاه ICP نیز می توان بررسی کرد. هرچه دستگاه از تجهیزات مدرن تر، با دقت و سرعت بالاتری برخوردار باشد، هزینه تست ICP نیز بالاتر خواهد رفت.

خدمات آنالیز ICP

مراکز و موسسات تحقیقاتی و آزمایشگاهی مختلف خدمات آنالیز ICP را ارائه می دهند. خدمات آنالیز ICP شامل گرفتن نمونه از متقاضی، آماده سازی نمونه، انجام آنالیز ICP به روش موردنظر متقاضی و تحویل نتایج به کاربر می باشد. صنایع پیشرفته ای که نیاز به انجام طیف سنجی پلاسمای جفت شده القایی به صورت مکرر دارند نیز خدمات آنالیز ICP را ارائه می دهند.

نظرات

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

متنوع ترین خدمات صنعتی
بررسی و مقایسه ارائه دهندگان خدمات
محتوای تخصصی
مشاوره تخصصی رایگان
ثبت نام رایگان ارائه دهندگان