A espectroscopia de massa ICP integral (geralmente referida a espectroscopia de massa de plasma acoplado por indução em tempo de voo, TOF-ICP-MS) é uma técnica de análise de elementos de alto fluxo baseada em um analisador de massa em tempo de voo que permite a detecção sincronizada instantânea de isótopos em toda a gama de massa. Em comparação com o ICP-MS de quatro polos tradicionais, a tecnologia de espectro completo apresenta vantagens significativas na análise rápida de vários elementos, processamento de sinais transitórios e medição de proporções de isótopos.
I. Princípio de funcionamento
Ionização e transmissão
As amostras são submetidas a um plasma de alta temperatura (~8000K) através de um nebulizador e, após ionização, extraídas para o sistema de vácuo através de um cone de interface (Sampler / Skimmer Cone).
Separação e teste de qualidade
Analisador de massa de tempo de voo (TOF): os íons entram no tubo de deriva sem campo com a mesma energia dinâmica após o campo elétrico acelerado, o tempo de voo de íons de pequena massa é curto, o tempo de voo de grande massa é longo e a separação de massa é alcançada através da detecção de diferenças de tempo de voo.
Captura sincronizada de espectro completo: um único pulso (nível de μs) captura sinais iónicos de toda a gama de massa, como Li ~ U, evitando atrasos no tempo de varredura quadrupolar.
3. Tratamento de dados
Todos os tempos de chegada dos íons são registrados por meio de um conversor digital de alta velocidade (ADC) que, em combinação com curvas de calibração, converte o tempo em relação de carga de massa (m/z) para gerar um espectrograma de massa completo.
II. Vantagens de desempenho principais
| Parâmetros | TOF-ICP-MS (em inglês) | Quatro pólos ICP-MS |
| Modo de detecção | Detecção sincronizada em todo o espectro (captura simultânea de todos os m/z) | Scan sequencial (medição ponto a ponto) |
| Velocidade de análise | > 50.000 imagens por segundo | 10-20 massas por segundo |
| Escala dinâmica | 106-108 (pulso único) | 106 (requer varredura em segmentos) |
| Precisão da proporção de isótopos | ≤0,1% RSD (curto prazo) | ≤0,3% RSD (limitado pela velocidade de digitalização) |
| Análise de sinais transitórios | Suporte para pulsos únicos (por exemplo, corrosão a laser, análise de partículas individuais) | Precisa de várias varreduras para perder detalhes do sinal |
3 – Aplicações típicas
Análise rápida de vários elementos
Monitoramento ambiental: detecção sincronizada de traços de metais pesados (As, Cd, Hg, etc.) no corpo hídrico e no solo, com uma única amostra para concluir a análise de mais de 30 elementos.
Biomedicina: exame de alto fluxo de soros e tecidos de elementos essenciais / tóxicos (Fe, Zn, Pb).
2 – Análise de sinais transitórios
Erosião a laser (LA): imagem de distribuição de elementos de microregiões minerais com resolução espacial < 10 μm.
ICP-MS de partícula única (spICP-MS): Determinação da quantidade de nanopartículas (Ag, TiO₂) e da distribuição do tamanho das partículas.
Análise da proporção de isótopos
Cronologia geológica: medição da relação isótopica U-Pb e Sr-Nd com precisão comparada ao ICP-MS multireceptor (MC-ICP-MS).
Rastreamento de segurança alimentar: rastreamento de impressões digitais de chumbo e isótopo de estrôncio de vinho e café.
Composição da estrutura do instrumento
| Módulos | Funções e Tecnologias-chave |
| Sistema de amostragem | Nebulizador de alta precisão), câmara de neblina giratória, resistente ao ácido HF (opcional) |
| Fonte de íons | Gerador RF auto-excitado, potência 1,2-1,6kW, com interface de três cones para reduzir o ruído de fundo |
| Analisador de Qualidade | Aceleração ortogonal TOF, resolução de massa > 6000 |
| Detectores | Detector de dois modos (modo analógico/contagem), gama dinâmica de 1 a 108 cps |
| Tratamento de dados | Algoritmos de deconvolução em tempo real para eliminar interferências de massa (por exemplo, o efeito do 4ArArAr³5Cl sobre o 75As) |