Instrumentation

Le nébuliseur transforme l'échantillon en aérosol en mélangeant l'échantillon liquide et l'argon. La nébulisation est principalement réalisée à l'aide de nébuliseurs pneumatiques. Pour certaines applications, un nébuliseur à ultrasons peut être utilisé. De nombreux systèmes de nébuliseurs pneumatiques existent et peuvent être utilisés selon l'application : analyse de l'eau, échantillons à forte teneur en sels dissous, matières organiques, solvants volatils…

^{Creation of the aerosol at the gas-liquid interaction zone (end of the nebulizer).}

La géométrie du nébuliseur, et plus particulièrement celle de son extrémité, est cruciale car elle influence grandement la qualité de l'aérosol produit. La taille des gouttelettes produites par les nébuliseurs est généralement inférieure à 100 μm. Cet aérosol est appelé aérosol primaire.

^{Distribution typique du diamètre des gouttes après création de l'aérosol par le nébuliseur (aérosol primaire)}

La chambre de nébulisation filtre l'aérosol créé par le nébuliseur. Pour garantir un transfert d'énergie efficace, la taille maximale des gouttelettes pénétrant dans le plasma est de 10 μm. La filtration s'effectue selon différents procédés selon la conception de la chambre de nébulisation.

^{Phenomena involved in the spray chamber – Collision, coalescence, evaporation and impact.}

L'élimination des plus grosses gouttelettes peut se faire par gravité ou par effet centrifuge. Des gouttelettes plus fines peuvent être créées par évaporation ou par impact sur les parois de la chambre de nébulisation. Cet effet, concurrençant celui de la coalescence, crée des gouttelettes plus grosses à partir de gouttelettes plus petites.

^{Typical drop diameter distribution after filtration in the spray chamber (tertiary aerosol).}

Le gaz de gainage, breveté à l'origine par HORIBA, est un dispositif situé entre la chambre de nébulisation et l'injecteur. Son rôle principal est d'améliorer la stabilité pour des matrices à forte teneur en solides dissous.

Pour ce faire, un flux laminaire d'argon est ajouté après la chambre de nébulisation. Ce flux étant également laminaire, le flux de la chambre et celui du gaz de gainage ne se mélangent jamais. L'échantillon est alors entouré d'argon sec et n'entre pas en contact avec les parois de l'injecteur. L'absence de contact avec l'injecteur réduit les effets mémoire et empêche les dépôts de sels sur les parois de l'injecteur dus à la cristallisation.

^{Dispositif de gaz de gaine.}

Le gaz de gainage peut également être utilisé pour améliorer la sensibilité aux éléments alcalins. Ces éléments sont facilement ionisés dans le plasma ; pour améliorer la sensibilité, il est donc nécessaire d'en réduire la température. L'augmentation du débit de gaz de gainage diminue la température du plasma et améliore la sensibilité aux éléments alcalins. Le débit de gaz de gainage est généralement de 0,2 L/min et peut être augmenté jusqu'à 0,8 L/min pour la détermination des alcalins.

^{Les éléments alcalins signalent une amélioration avec le flux de gaz de gaine.}

For matrices with high content of dissolved salts, some crystallization may occur in the nebulizer. To avoid clogging of the introduction system, an argon humidifier may be used. The aim of the argon humidifier is to saturate the argon used for nebulization with water. This has a lubricating effect, as well as a cooling effect at the tip of the nebulizer due to the restriction of diameter. With a lower temperature at the tip of the nebulizer and the lubricating effect, crystallization does not occur. HORIBA uses a unique membrane technology for the Argon humidifier, providing higher efficiency of saturation and improved performance, in addition to the absence of back-pressure in the system.

^{Schéma du principe de l'humidificateur à membrane Argon et de l'appareil avec membrane en rouge.}