Induktiv gekoppeltes Plasma (ICP)

Autoren: Hans-Jürgen Schwarz, NN

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Einführung

Dient zur Anregung z.B. bei der Atomemissionsspektroskopie (AES-ICP) oder in der Kopplung mit einem Massenspektrometer (ICP-MS). Das induktiv gekoppelte Plasma ist ein im Hochfrequenzfeld (27 MHz) ionisiertes Gas (Argon), das als Atomisierungs- und Anregungsmedium für die eingesprühte, flüssige oder gelöste Probe dient. Das ICP kann in der Emissions-Spektroskopie mit verschiedenen optischen und elektrischen Systemen entweder zu simultanen oder sequentiellen Multielement-Spektrometern kombiniert werden.

Funktionsprinzip: Der ICP-Brenner besteht aus drei konzentrisch angeordneten Quarzglas-Röhren, wobei die innere mit aerosolbeladenem Gas (Analysenprobe) durchströmt wird. Durch das mittlere Rohr wird das Plasmagas (meist Ar) eingespeist und das äußere Rohr leitet einen Kühlgasstrom. Durch die lange Verweildauer der Probe im Inneren der Plasmafackel und die dort herrschenden hohen Temperaturen (6000 - 8000 K) wird mit dem ICP ein sehr hoher Anregungszustand erreicht. Die im Plasma gebildeten angeregten Atome senden Licht mit charakteristischen Wellenlängen aus, das als Emissionsspektrum registriert wird.

Die ICP-Emissions-Spektroskopie ist eine leistungsfähige Analysenmethode, welche die AAS ergänzt aber nicht ersetzt.

Vorteile: Matrixeinflüsse (z.B. verfälschte Blindwerte und veränderte Messempfindlichkeiten durch Lösungsmittel, die ähnlich wie der Analyt agieren oder Wechselwirkungen mit dem Analyten eingehen) sind bei der ICP-Emission erheblich geringer als bei der AAS. ICP-Messungen sind weitgehend frei von chemischen und Ionisations-Interferenzen. Der dem ICP eigentümliche weit gespannte Dynamikbereich (4 - 6 Zehnerpotenzen) erlaubt die gleichzeitige Bestimmung von Haupt- und Nebenbestandteilen sowie von Spuren. Es kann hiermit eine große Zahl von Elementen schnell bestimmt werden.

Bei der Untersuchung von Salzen bzw. salzbildenden Ionen können mit dieser Methode insbesondere K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ bestimmt werden.

Nachteil: Es können keine Anionen nachgewiesen werden. Nicht zerstörungsfreie Methode.

Inductive Coupled Plasma, Methode zur Elementanalyse

Beim Plasma handelt es sich um ein hochionisiertes Gasgemisch bei sehr hohen Temperaturen (mehrere tausend K).

Atom-Absorptions-Spektrometrie - Methode zur Analyse der Kationen

Negativ geladene Ionen