Sistemas de detecção usados com ICP-OES

Para medir sinais, é necessário converter fótons em corrente elétrica. Essa é a função do sistema de detecção. Os sistemas mais comuns utilizados são os tubos fotomultiplicadores e os detectores de estado sólido. Ambos apresentam vantagens e desvantagens.

Um tubo fotomultiplicador (PMT) é composto por um cátodo seguido por vários díodos para amplificar o sinal. Os fótons atingem o cátodo através de uma janela feita de um material adequado à faixa de comprimento de onda a ser coberta. Os elétrons são criados pelo cátodo e amplificados pelos díodos.

Detectores de estado sólido são baseados nas tecnologias CCD (Dispositivo de Carga Acoplada) ou CID (Dispositivo de Injeção de Carga). Dependendo da montagem óptica, podem ser encontrados detectores lineares ou bidimensionais. Esses detectores utilizam as interações fóton-silício para permitir a medição do sinal. Os fótons que atingem o detector são convertidos em elétrons por meio de um par elétron-buraco, que pode ser transportado para o dispositivo de leitura e medido. Com um CCD, a leitura do sinal é destrutiva para a aquisição, enquanto um CID permite uma leitura não destrutiva dos pixels.

Os PMTs têm muitas vantagens:

• Detecção de poucos fótons possível,
• Sem ruído de leitura,
• Ampla faixa de comprimento de onda, tipicamente de 120 a 900 nm,
• Ampla faixa dinâmica, até 10 ordens de magnitude.
• Sem corrente escura, não há necessidade de refrigeração.
• Medições simultâneas quando vários PMTs são usados,
• Leitura rápida, ideal para gerenciamento de sinais transitórios.

A única desvantagem dos PMTs é:

• Detector de elemento único.

Os PMTs apresentam muitas vantagens para a espectrometria ICP-OES.

A única desvantagem é o fato de que todo o espectro não pode ser coberto simultaneamente e, portanto, o tempo de análise depende do número de comprimentos de onda medidos. No entanto, o tempo de integração usado com PMTs é menos importante do que com detectores de estado sólido e, para até 10 elementos, o tempo de análise com espectrômetros ICP-OES baseados em PMT pode ser menor ou igual ao tempo de análise obtido com instrumentos de detecção de estado sólido.

Para detectores de estado sólido, temos que considerar tanto os CCDs quanto os CIDs.

As vantagens são:

• A cobertura completa do comprimento de onda é possível graças aos vários tamanhos disponíveis (somente CCD).
• Sem florescimento (somente CID),
• Leitura não destrutiva (somente CID)
• Velocidade de análise.

Apesar da vantagem na velocidade de análise, diretamente ligada à cobertura completa do comprimento de onda, os detectores de estado sólido ainda apresentam muitas desvantagens:

• Faixa dinâmica reduzida e necessidade de pré-disparo ou uso de vários tempos de medição definidos.
• Utilização de tempos de subintegração, resultando em medições que não são verdadeiramente simultâneas.
• Necessidade de refrigeração,
• Cobertura total do comprimento de onda não é possível (somente CID).
• A sensibilidade aos raios UV é reduzida e o revestimento Lumogen, com vida útil reduzida, torna-se necessário.
• Degradação da resolução devido ao tamanho do pixel,
• Possível efeito de florescimento com elementos principais, limitando a medição de elementos traço a um intervalo restrito.
• Leitura lenta, o que limita seu uso para sinais transitórios.

Os instrumentos de detecção de estado sólido apresentam muitas desvantagens. Apesar disso, muitos instrumentos utilizam esses dispositivos devido à rapidez da análise.