Utilisation du plasma HF comme source d’ions
Couplage plasma induit par haute fréquence – spectrométrie de masse

Le plasma HF est avant tout une excellente source d’ionisation grâce à l’utilisation de l’argon et à son fonctionnement à la pression atmosphérique. La densité des électrons est comprise entre 10²⁰ et 10²¹ m^–3. Un grand nombre d’éléments est ionisé à plus de 90 % : alcalins, alcalino-terreux, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co... Seuls quelques éléments à haute énergie d’ionisation ne sont que partiellement ionisés : H, C, N, O, halogènes, S, Hg [6].

Par ailleurs, on conserve les propriétés de volatilisation et d’atomisation du plasma.

Un autre avantage est le confinement de l’échantillon dans la décharge. Le fait d’utiliser un champ haute fréquence pour créer le plasma et exciter les ions permet le confinement de l’échantillon dans un canal central produit par effet de peau. Les ions sont ainsi contenus dans une zone de quelques millimètres de diamètre, ce qui facilite leur prélèvement et augmente l’efficacité du couplage.

Par contre, la mise en œuvre est plus délicate qu’en émission. Dans ce dernier cas, on se contente de collecter les photons émis à l’aide d’un système de collimation sans perturber le plasma. Lors d’un couplage avec un spectromètre de masse, il est nécessaire de prélever les ions à l’endroit où ils existent, c’est-à-dire au centre de la décharge. Or, celle-ci est à une température élevée de 5000 K et à la pression atmosphérique, alors qu’un spectromètre de masse doit travailler à la température ambiante et à une très basse pression (< 10^–3 Pa).

Il est donc nécessaire de réaliser une interface entre le plasma et le spectromètre qui devra remplir un certain nombre de conditions : extraire les ions en quantité suffisante, résister à une température élevée, passer de la pression atmosphérique à une pression réduite compatible avec le bon fonctionnement du spectromètre de masse et éviter si possible des réactions parasites pendant le processus d’extraction. De plus, il est nécessaire de mettre en forme le faisceau des ions, afin de le faire pénétrer dans le spectromètre de masse sous des conditions précises, par exemple colinéairement à l’axe d’un filtre quadripolaire et avec filtrage des énergies cinétiques des ions. C’est le rôle de...