Instrumentation
ICP-MS : couplage plasma induit par haute fréquence – spectrométrie de masse

2.1 Générateur à haute fréquence et plasma d'argon

Pour réaliser le plasma, une spire d'induction métallique entourant une torche est parcourue par un courant électrique, générant de fait un champ magnétique (figure 1). Ce courant est issu d'un générateur, constitué, soit d'un tube de puissance à durée de vie limitée, soit d'un générateur type « état solide ». Ce générateur est muni d'un oscillateur libre ou piloté par quartz, d'une fréquence de 27,12 ou 40,68 MHz, et est susceptible de délivrer une puissance comprise entre 600 et 1 700 W selon les modèles. Afin d'éviter tout échauffement, la spire est creuse et parcourue par un flux d'argon ou par un liquide de refroidissement.

Le gaz est alors introduit dans ce champ via une torche en quartz constituée de cylindres concentriques, puis l'ionisation est déclenchée, en général, par une décharge électrique. Le plasma est alors généré puis entretenu par la circulation des électrons et des cations d'argon sous l'influence du champ magnétique.

Dans la majorité des cas, le gaz utilisé est de l'argon, bien que d'autres gaz rares, comme l'hélium, puissent également être ajoutés en mélange avec l'argon. Il est à noter que, dans ce cas, les applications restent toutefois minoritaires du fait du coût de l'hélium, de l'instabilité du plasma et de sa température moins importante.

De par la technique utilisée pour la réalisation du plasma, celui-ci peut se caractériser par un potentiel électrique non nul que les constructeurs doivent s'attacher à minimiser. En effet, en cas de présence d'un potentiel résiduel trop important du plasma, celui-ci serait susceptible d'arquer avec l'interface métallique d'entrée du spectromètre de masse, générant ainsi nombre d'interférences, tant chimiques que spectrales, et affectant la durée de vie de l'interface. Afin de limiter ce potentiel, les constructeurs font appel à diverses techniques : mise à la masse de la spire d'induction du côté de l'interface, annulation par l'application d'un potentiel identique mais de signe opposé aux bornes de la spire, entrelacement de deux spires d'induction de différences de potentiel opposées, etc. Certains constructeurs font également appel à l'installation d'une contre-électrode, sorte de cylindre métallique, installée entre la spire d'induction...