5. Cấu trúc luận văn
2.3.1. Phương pháp ICP-MS
Thuật ngữ ICP dùng để chỉ ngọn lửa plasma tạo thành dịng điện cĩ tần số cao (cỡ MHz) được cung cấp bằng một máy phát Radio Frequency Power
Kết tủa R3 850 oC, 2h
Th(NO3)4
HNO3
TBP
Th(IV) (hữu cơ) Pha nước
Giải chiết Kết tủa lại bằng NH4OH Nung 850 oC ThO2 (R5) UO2(NO3)2 HNO3 TBP
U(VI) (hữu cơ) Pha nước
Giải chiết
Kết tủa lại bằng NH4OH Nung 850 oC
UO3 (R6)
(RFP). Ngọn lửa plasma cĩ nhiệt độ rất cao cĩ tác dụng chuyển các nguyên tố trong mẫu phân tích thành dạng ion [3],[17],[47].
MS (Mass Spectrometry) là phép ghi phổ theo số khối hay chính xác hơn là theo tỷ số khối và điện tích (m/Z) [43].
Ưu điểm nổi bậc của ICP-MS là cĩ độ phân giải cao và dễ dàng loại bỏ được các tín hiệu nhiễu do đĩ cĩ thể phát hiện được hầu hết các nguyên tố trong bảng tuần hồn. Phương pháp phân tích này dựa trên các nguyên tắc của sự bay hơi, phân tách, ion hĩa các nguyên tố hĩa học khi chúng đưa vào mơi trường plasma cĩ nhiệt độ cao. Sau đĩ các ion này được phân tách ra khỏi nhau theo tỷ số khối lượng/điện tích (m/Z) của chúng, bằng thiết bị phân tích khối lượng cĩ từ tính và độ phân giải cao phát hiện, khuyếch đại tín hiệu và đếm bằng thiết bị điện tử kĩ thuật số [3],[17],[47].
Sự xuất hiện và bản chất của phổ ICP-MS
Dưới tác dụng của nguồn ICP, các phân tử trong mẫu phân tích được phân li thành các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi. Các phần tử này khi tồn tại trong mơi trường kích thích phổ ICP năng lượng cáo sẽ bị ion hĩa, tạo ra đám hơi ion của chất mẫu (thường cĩ điện tích +1) [77]. Nếu dẫn dịng ion đĩ vào buồng phân cực để phân giải chúng theo số khối (m/Z) sẽ tạo ra phổ khối của nguyên tử chất cần phân tích và được phát hiện nhờ các detector thích hợp [43].
Các quá trình xảy ra trong nguồn ICP:
- Hĩa hơi chất mẫu, nguyên tử hĩa các phân tử, ion hĩa các nguyên tử, sự phân giải các ion theo số khối sẽ sinh ra phổ ICP-MS [3]:
Hĩa hơi: MnXm(l) → MnXm(k) (2.7) Phân li: MnXm(k) → nM(k)+ mX(k) (2.9) Ion hĩa: M(k)0 + Enhiệt → M(k)+ (2.10)
- Thu tồn bộ đám hơi ion của mẫu, lọc và phân li chúng thành phổ nhờ hệ thống phân giải theo số khối của ion, phát hiện chúng bằng detector, ghi lại phổ.
- Đánh giá định tính, định lượng phổ thu được.
Như vậy thực chất phổ ICP-MS là phổ của các nguyên tử ở trạng thái khí tự do đã bị ion hĩa trong nguồn năng lượng cao tần ICP theo số khối các chất. Ưu điểm của phương pháp phân tích bằng ICP-MS
-Nguồn ICP là nguồn năng lượng kích thích phổ cĩ năng lượng cao, nĩ cho phép phân tích hơn 70 nguyên tố từ Li-U và cĩ thể xác định đồng thời chúng với độ nhạy và độ chọn lọc rất cao (giới hạn phát hiện từ ppb-ppt đối với tất cả các nguyên tố).
-Khả năng phân tích bán định lượng rất tốt do khơng cần phải dùng mẫu chuẩn mà vẫn đạt độ chính xác cao và cĩ thể phân tích các đồng vị của chúng.
-Tuy cĩ độ nhạy cao nhưng nguồn ICP lại là nguồn kích thích phổ rất ổn định, nên phép đo ICP-MS cĩ độ lặp lại cao và sai số rất nhỏ.
-Phổ ICP-MS ít vạch hơn phổ ICP-AES nên cĩ độ chọn lọc cao, ảnh hưởng thành phần nền hầu như ít xuất hiện, nếu cĩ thì cũng rất nhỏ, dễ loại trừ.
-Vùng tuyến tính của phép đo ICP-MS rộng hơn hẳn các kĩ thuật phân tích khác, cĩ thể gấp hàng trăm lần và khả năng phân tích bán định lượng rất tốt do khơng cần dùng mẫu chuẩn mà vẫn cĩ kết quả tương đối chính xác.
Với nhiều ưu điểm vượt trội, kĩ thuật phân tích ICP-MS được ứng dụng rộng rãi để phân tích nhiều đối tượng khác nhau đặc biệt là trong các lĩnh vực phân tích vết và siêu vết phục vụ nghiên cứu sản xuất vật liệu bán dẫn, vật liệu hạt nhân, nghiên cứu địa chất và mơi trường,…