Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Un ICP-OES est un appareil qui résulte du couplage entre un plasma d'argon induit par haute fréquence et un spectromètre. C’est un instrument de mesure destiné à réaliser des analyses élémentaires par spectrométrie d'émission atomique. Cet appareil se caractérise par une grande souplesse, tant en ce qui concerne le type d'échantillon analysé (liquide aqueux ou solvants organiques, solutions chargées en sels dissous), que des éléments analysés (plus de 70), et cela à plusieurs longueurs d'onde. Technique multi-élémentaire, elle peut être qualitative mais est surtout employée pour effectuer des analyses quantitatives. Les divers principes de fonctionnement, les performances analytiques ainsi que l'état du marché sont décrits dans cet article.
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An ICP-OES, a device which results from the coupling between an inductively coupled plasma of argon and a spectrometer, is a measuring instrument intended to perform elemental analyses by atomic emission spectrometry. These devices are characterized by high flexibility, regarding the sample types (aqueous liquid or organic solvent, solution with a high dissolved content?), and elemental determination (more than 70), at several wavelengths. As it is a multi-element technique, it can be qualitative, but is usually used to perform quantitative analyses. The various principles of operation, the analytical performance as well as the state of the market are described in this publication.
Auteur(s)
-
Jérôme FRAYRET : Ingénieur de recherche de l'université de Pau et des pays de l'Adour - Docteur ès sciences - IPREM/LCABIE, UMR 5254, Pau
-
Jean-Michel MERMET : Ingénieur de l'École nationale supérieure de chimie de Strasbourg - Docteur ès sciences - Spectroscopy Forever, Tramoyes
-
Hugues PAUCOT : Docteur ès sciences - UT2A – Ultra Traces Analyses Aquitaine, Pau
INTRODUCTION
Le choix d'une méthode analytique est avant tout déterminé par les espèces d'intérêt, leur nombre et les concentrations recherchées, mais aussi par la matrice de l'échantillon et les interférences qu'elle est susceptible de générer. Outre les coûts d'investissement et de fonctionnement, il convient également de tenir compte dans son choix de la cadence analytique. En ce qui concerne l'analyse élémentaire, aucune technique de spectrométrie atomique ne peut à ce jour se prévaloir de combiner l'ensemble des qualités souhaitées. Parmi toutes les techniques disponibles à ce jour, l'ICP-OES (Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometry) ou ICP-AES (-Atomic Emission Spectrometry), introduit commercialement dès 1974, est particulièrement répandu dans les laboratoires occidentaux et affiche une popularité sans cesse croissante dans les pays émergents.
Pour éviter toute confusion avec la spectrométrie Auger, l'IUPAC recommande généralement l'usage de OES.
Cette technique de quantification, relativement simple d'utilisation, est basée sur l'analyse par spectrométrie optique de photons générés par un plasma à couplage inductif. Outre l'obtention de limites de détection de l'ordre du μg/L en phase dissoute et inférieure au mg/kg en phase solide, elle est également la seule à supporter l'introduction d'échantillons liquides extrêmement chargés en sels et l'analyse de solvants organiques avec une relative facilité. En outre, elle se caractérise par un panel important d'éléments déterminables (plus de 70) et une grande cadence analytique. L'ensemble de ces caractéristiques justifie amplement son succès.
Outre un rappel théorique, cet article réalise une description approfondie de l'appareillage, y compris les développements récents. Il met en évidence les problèmes liés aux interférences et les moyens de les corriger, et présente les performances de la technique ainsi que de nombreux exemples d'application.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
ICP-OES | ICP-AES | argon plasma | nebulizer | spectrometer
VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 1988 par Jean-Michel MERMET, Jacques ROBIN, Christian TRASSY
DOI (Digital Object Identifier)
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Instrumentation
En anglais
2. Spectrométrie d'émission optique : théorie spectrale
2.1 Excitation
Chaque élément de la classification périodique possède un nombre donné d'électrons. Chaque électron, suivant la théorie quantique, a une probabilité d'être situé sur une des couches et sous-couches situées autour du noyau. Cette théorie a été introduite par Planck, qui a supposé que l'énergie électromagnétique était émise (ou absorbée) par valeurs discrètes, ce qui signifie que l'énergie est discontinue. Dans le cas des électrons d'un atome libre, quatre nombres quantiques sont utilisés pour définir l'état d'énergie d'un électron :
-
le nombre quantique principal n (n = 1 à 7 pour les atomes dans l'état fondamental) qui correspond aux couches appelées K, L, M,..., Q ;
-
le moment angulaire orbital
![]()
, qui correspond aux sous-couches s, p, d, f (d'après sharp, principal, diffuse et fundamental ) ; -
le nombre quantique magnétique orbital
![]()
(tout entier tel que
![]()
) ; -
le spin ms (ms = ± 1/2).
, qui correspond aux sous-couches s, p, d, f (d'après sharp, principal, diffuse et fundamental ) ;
(tout entier tel que
) ;Le nombre maximal d'électrons dans une sous-couche est donné par le principe d'exclusion de Pauli suivant lequel deux électrons ne peuvent avoir le même état quantique, c'est-à-dire les quatre nombres quantiques identiques. Cela signifie que le nombre maximal d'électrons par sous-couche et couche est respectivement
et 2 n2, c'est-à-dire 2, 6, 10 et 14 pour les sous-couches s, p, d et f.
Si l'on prend les exemples d'Al, Mn et Mo, le nombre d'électrons est respectivement 13, 25 et 42. La répartition des électrons sur les différentes couches et sous-couches, c'est-à-dire la configuration électronique, est donnée dans le tableau 1....
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Spectrométrie d'émission optique : théorie spectrale
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - TODOLI (J.L.), MERMET (J.-M.) - Liquid sample introduction in ICP spectrometry : a practical guide. - Elsevier (2008).
-
(2) - GANAN-CALVO (A.) - Enhanced liquid atomization : from flow-focusing to flow-blurring. - Appl. Phys. Lett., 86, p. 214101 (2005).
-
(3) - TODOLI (J.L.), MERMET (J.-M.) - Study of direct injection in ICP-AES using a commercially available micronebulizer associated with a reduced length torch. - J. Anal. At. Spectrom., 19, p. 1347 (2004).
-
(4) - CAUMETTE (G.), LIENEMANN (C.P.), MERDRIGNAC (I.), PAUCOT (H.), BOUYSSIERE (B.), LOBINSKI (R.) - Sensitivity improvement in ICP-MS analysis of fuels and light petroleum matrices using a microflow nebulizer and heated spray chamber sample introduction. - Talanta, 80, p. 1039 (2009).
-
(5) - FASSEL (V.A.), BEAR (B.R.) - Ultrasonic nebulization of liquid samples for analytical inductively coupled plasma atomic spectroscopy : an update. - Spectrochim. Acta, 41B, p. 1089 (1986).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Excitation spectrographique – Plasmas induits par haute fréquence.
-
ICP-MS : couplage plasma induit par haute fréquence – spectrométrie de masse.
ANNEXES
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