Instrumentação

O nebulizador transforma a amostra em aerossol misturando a amostra líquida com argônio. A nebulização é feita principalmente com nebulizadores pneumáticos. Para algumas aplicações, pode-se utilizar um nebulizador ultrassônico. Existem diversos sistemas de nebulizadores pneumáticos que podem ser utilizados de acordo com a aplicação, como análise de água, amostras com alto teor de sais dissolvidos, compostos orgânicos, solventes voláteis, etc.

^{Criação do aerossol na zona de interação gás-líquido (extremidade do nebulizador).}

A geometria do nebulizador, e particularmente da sua ponta, é crucial, pois influencia significativamente a qualidade do aerossol produzido. O tamanho das gotículas de aerossol produzidas por nebulizadores é tipicamente inferior a 100 μm. Esse aerossol é denominado aerossol primário.

^{Distribuição típica do diâmetro das gotas após a criação do aerossol pelo nebulizador (aerossol primário).}

A câmara de pulverização filtra o aerossol criado pelo nebulizador. Para garantir uma transferência de energia eficiente, o tamanho máximo das gotículas que entram no plasma é de 10 μm. A filtragem é realizada utilizando diferentes mecanismos, de acordo com o projeto da câmara de pulverização.

^{Fenômenos envolvidos na câmara de pulverização: colisão, coalescência, evaporação e impacto.}

A eliminação das gotículas maiores pode ocorrer por gravidade ou efeito centrífugo. Gotículas menores podem ser criadas pelo efeito de evaporação ou pelo impacto nas paredes da câmara de pulverização. Este será um efeito concorrente com a coalescência, que criará gotículas maiores a partir de gotículas menores.

^{Distribuição típica do diâmetro das gotas após a filtração na câmara de pulverização (aerossol terciário).}

O gás de proteção é um dispositivo localizado na interface entre a câmara de pulverização e o injetor. Originalmente patenteado pela HORIBA, sua função é melhorar a estabilidade de matrizes com alto teor de sólidos dissolvidos.

Para isso, um fluxo laminar de argônio é adicionado após o processo em câmara de pulverização. Como o fluxo proveniente da câmara de pulverização também é laminar, o fluxo da câmara de pulverização e o fluxo do gás de proteção nunca se misturam. A amostra fica então envolvida por argônio seco e não entra em contato com as paredes do injetor. Como não há contato com o injetor, os efeitos de memória são reduzidos e não ocorrem depósitos nas paredes do injetor devido à cristalização de sais.

^{Dispositivo de gás de revestimento.}

O gás de proteção também pode ser usado para melhorar a sensibilidade para elementos alcalinos. Os elementos alcalinos são facilmente ionizados no plasma e, para melhorar a sensibilidade, a temperatura do plasma deve ser reduzida. O aumento do fluxo de gás de proteção diminui a temperatura do plasma e melhora a sensibilidade para elementos alcalinos. O fluxo de gás de proteção é tipicamente de 0,2 L/min e pode ser aumentado até 0,8 L/min para a determinação de álcalis.

^{Os elementos alcalinos indicam melhoria com o fluxo de gás de proteção.}

Para matrizes com alto teor de sais dissolvidos, pode ocorrer alguma cristalização no nebulizador. Para evitar o entupimento do sistema de introdução, pode-se utilizar um umidificador de argônio. O objetivo do umidificador de argônio é saturar o argônio utilizado na nebulização com água. Isso proporciona um efeito lubrificante, além de um efeito de resfriamento na ponta do nebulizador devido à restrição do diâmetro. Com uma temperatura mais baixa na ponta do nebulizador e o efeito lubrificante, a cristalização não ocorre. HORIBA utiliza uma tecnologia de membrana exclusiva para o umidificador de argônio, proporcionando maior eficiência de saturação e melhor desempenho, além da ausência de contrapressão no sistema.

^{Esquema do princípio de funcionamento da membrana de umidificador de argônio e do dispositivo com a membrana em vermelho.}