El sistema dispersivo recoge la luz emitida por el plasma y separa las distintas longitudes de onda para que puedan medirlas para análisis cualitativos y cuantitativos. La recogida de luz debe realizarse con la máxima eficiencia para garantizar la sensibilidad de las mediciones. El sistema debería permitir mediciones en el rango de 160-800 nm, y hasta 120 nm para algunas aplicaciones específicas.
Tipos típicos de sistemas dispersivos para ICP-OES: sistema dispersivo de Czemy-Turner.
Se pueden utilizar varios sistemas dispersivos en ICP-OES: óptica Czerny-Turner, Paschen-Runge y Echelle.
Czerny-Turner En esta montura óptica, el sistema dispersivo está compuesto por dos espejos colimantes y una rejilla (o sistemas de rejilla doble montados en una torreta). La luz recogida del plasma a través de la lente del sistema de colimación de entrada es reflejada por el espejo de entrada y las longitudes de onda se separan mediante la rejilla (normalmente se utiliza una rejilla de alta densidad, típicamente de 2400 a 4320 gr/mm). El segundo espejo enfoca la luz en el detector. Los componentes ópticos se reducen al mínimo para mejorar la eficiencia de transmisión de la luz. La óptica Czerny-Turner proporciona una resolución constante en el espectro medido.
La rotación de la rejilla permite cubrir todo el rango espectral y garantiza una cobertura completa de longitud de onda, es decir, que todas las longitudes de onda pueden ser accedidas y medidas. El movimiento de la rejilla puede realizarse mediante una barra de seno o un sistema de accionamiento directo que permite mayor velocidad de movimiento y mejor repetibilidad para la posición.
Tipos típicos de sistemas dispersivos para ICP-OES: sistema dispersivo Paschen-Runge.
La óptica Paschen-Runge utiliza una red cóncava para separar longitudes de onda. La rejilla también se utiliza como sistema de colimación. Se utilizan rejillas de alta densidad, típicamente de 2400 a 4343 g/mm. La luz se recoge del plasma mediante una lente y se dispersa mediante la rejilla que está en una posición fija. La luz dispersa se enfoca en un círculo, el círculo de Rowland, donde se colocan todos los detectores. Muchos detectores deben usarse para medir señales. La óptica Paschen-Runge proporciona una resolución constante en el espectro medido, pero no permite una cobertura completa de longitud de onda debido a las posiciones relativas de la rendija de entrada y de la luz difractada.
La óptica Echelle utiliza una rejilla Echelle que es una red de baja densidad, típicamente en el rango de 50-100 gr/mm. Se requiere un sistema antes o después de la rejilla para separar los diferentes órdenes que se solapan. Esta dispersión de orden puede realizarse usando un prisma o dispersores más específicos. Los componentes ópticos pueden ser fijos o moverse según el diseño del instrumento. La luz se dispersa en una figura bidimensional llamada equelograma y la detección debe realizarse en esta figura bidimensional.
Cuanto mejor sea la densidad de ranuras, mejor será la resolución.
Cuanto mejor sea la densidad de ranuras, mejor será la resolución. La resolución es la capacidad del sistema dispersivo para separar dos picos estrechos. Normalmente se expresa como el ancho completo a la mitad del máximo del pico. La alta resolución ayuda a lograr un alto rendimiento para matrices que contienen muchos elementos o elementos que emiten muchas líneas a lo largo del espectro.
Cuanto mejor sea la densidad de ranuras, mejor será la resolución.
La densidad de ranura también define el rango de longitudes de onda al que se puede acceder. Cuanto más importante es la densidad, menor es el rango de longitudes de onda.
Cuando una red difracta la luz, sigue una regla sencilla que es: sinα+sinβ=k.n.λ con α el ángulo incidente, β el ángulo de refracción, k el orden, n la densidad de la ranura y λ la longitud de onda.
Para una red dada (n fija), una posición dada de la red (α y β fija), se pueden observar varias longitudes de onda λ: λ en primer orden, λ/2 en segundo orden, λ/3 en tercer orden...
Para evitar cualquier problema, se utilizan filtros de orden en los espectrómetros. Para una longitud de onda dada (λ fija), una red dada (n fija) y un ángulo incidente dado (α), se puede observar una longitud de onda en varios ángulos de difracción β. La orden afecta la resolución del sistema y puede ayudar a mejorar la resolución. Normalmente, el primer y segundo orden se usan solo cuando la intensidad de la luz disminuye con el orden.
La distancia focal de un instrumento influye en la resolución y en la cantidad de luz que llega al detector. Cuanto más aumenta la distancia focal, mejor es la resolución, pero menos luz llega al detector. Prácticamente, los espectrómetros ICP-OES pueden usar hasta 1 metro de distancia focal para mejorar la resolución sin sacrificar los límites de detección. Los espectrómetros ICP-OES de HORIBA están equipados con ópticas de distancia focal de 1 metro, garantizando aplicaciones exigentes y el rendimiento de luz.
La estabilidad del instrumento puede verse afectada por el movimiento óptico si la repetibilidad del movimiento no es buena. Las mejoras recientes en la mecánica conllevan enormes mejoras en la repetibilidad de la posición y, por tanto, en la estabilidad. Además, el uso de una línea de referencia que permite comprobar la posición antes de cualquier adquisición ayuda a lograr una excelente repetibilidad y, posteriormente, una excelente estabilidad de la óptica. Los espectrómetros ICP-OES de HORIBA utilizan un sistema de alta precisión de accionamiento directo para los movimientos de la rejilla y una línea de referencia para comprobar la posición práctica frente a la teórica.
