Camera di nebulizzazione

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Un esempio di camera di nebulizzazione a singolo passo con goccia d'impatto

Una camera di nebulizzazione (o anche camera spray[1], dall'inglese spray chamber) è un'apparecchiatura usata nei sistemi di introduzione del campione nella spettroscopia atomica e nella spettrometria di massa inorganica.

Dato che ci può essere un'inefficienza nei processi di dissociazione, atomizzazione e ionizzazione da parte delle gocce grosse che entrano nel plasma[2], lo scopo primario della camera di nebulizzazione è di rimuovere le gocce di aerosol più grossolane (diametro maggiore di 8-10 μm)[1][2][3]; l'introduzione diretta dell'aerosol derivante dal nebulizzatore può inoltre creare interferenze non spettrali dovute alla possibile estinzione o raffreddamento del plasma[3], di conseguenza la camera di nebulizzazione ha anche lo scopo di ridurre la quantità di aerosol che raggiunge il plasma[3] e diminuire la turbolenza associata al processo di nebulizzazione (principalmente alle pulsazioni generate dalla pompa peristaltica)[2][3].

Le gocce grossolane vengono rimosse per collisione con le pareti della camera[4], e solamente quelle fini (con diametro compreso circa tra 5 e 10 μm)[5] riescono ad entrare nel plasma. L'utilizzo della camera di nebulizzazione garantisce maggiore stabilità e riproducibilità dell'analisi[1] ma comporta comunque una scarsa efficienza, dato che a flussi convenzionali (1 mL min−1) soltanto circa l'1% del campione[1][4] (massimo il 2-3%[6]) riesce a superare la camera stessa.

Costruite tipicamente in vetro o materiali polimerici (es. PFA)[6] i principali tipi di camere sono:

  • Camera a singolo passo
  • Camera a doppio passo (di tipo Scott)
  • Camera ciclonica

Tipi di camere[modifica | modifica sorgente]

Camera a singolo passo[modifica | modifica sorgente]

Una camera di nebulizzazione a singolo passo

La camera a singolo passo è la più semplice camera e consiste in una semplice camera di vetro diretta.

Spesso viene posta una goccia di vetro al suo interno per farvi collidere l'aerosol; è generalmente collegata a un sistema di desolvatazione per ridurre il carico di solvente nel plasma[7].

Camera a doppio passo[modifica | modifica sorgente]

La camera a doppio passo (o "tipo Scott")[4] è la camera più comunemente usata[8][9] e quella che produce l'aerosol terziario più fine[6].

Essa è costituita da 2 tubi concentrici: l'aerosol entra, passa attraverso il tubo centrale ed esce; le gocce più grosse collidono con le pareti ed escono per gravità dallo scarico, mentre quelle più piccole sono spinte tra il muro esterno della camera e il tubo centrale, uscendo quindi dalla camera[8][10].

La camera a doppio passo aumenta la stabilità del segnale in quanto riduce la turbolenza dovuta al nebulizzatore, ma avendo un volume morto non trascurabile aumenta il "wash-out time" (tempo necessario per rimuovere tutto il campione prima di introdurre il campione successivo)[8].

Camera ciclonica[modifica | modifica sorgente]

Una camera di nebulizzazione ciclonica

La camera ciclonica opera per forza centrifuga: l'aerosol entra tangenzialmente rispetto al flusso di argon e flussa circolarmente in un vortice; le gocce più grosse impattano sulle pareti e cadono nello scarico, mentre quelle più fini sono trasportate con il flusso di gas attraverso un tubo interno fino al plasma[10][7].

La camera ciclonica è caratterizzata rispetto alla camera a doppio passo da una maggiore efficienza (quindi una maggiore sensibilità e migliori limiti di rivelabilità), ma da una più ampia distribuzione delle dimensioni delle particelle (quindi precisioni inferiori)[6][10]. Inoltre possiede un basso volume morto.[11]

Altre camere[modifica | modifica sorgente]

Oltre a queste camere esistono altri sistemi meno usati.

Uno di questi è il design "dual chamber" o "double chamber" (letteralmente "doppia camera"), il quale produce un aerosol molto fine che riduce il carico di solvente nel plasma e di conseguenza il rumore; questo è particolarmente importante nel miglioramento della precisione nelle misure di rapporti isotopici (che non necessitano tanto di bassi limiti di rivelabilità quanto di un basso rumore)[12].

Modifiche[modifica | modifica sorgente]

Sistemi di desolvatazione per ridurre il carico di solvente che entra nel plasma includono camere di nebulizzazione raffreddate esternamente (con acqua o per effetto Peltier)[1][7], tipicamente a 1-5 °C[9][13]. Tra gli effetti positivi di questi sistemi ci sono la riduzione della formazione degli ossidi e la possibilità di aspirare solventi organici volatili[9].

Per ridurre il "wash-out time" è possibile anche ridurre il volume della camera di nebulizzazione; questo però comporta anche una diminuzione dell'efficienza, perché aumenta il rapporto superficie/volume e quindi la deposizione delle particelle[14].

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ a b c d e Stefano Polesello, Spettrometri al plasma ICP-AES e ICP-MS (PDF), p. 1. URL consultato il 13-10-2009.
  2. ^ a b c Thomas, op. cit., p. 56
  3. ^ a b c d Dean, op. cit., p. 44
  4. ^ a b c Relazione finale (PDF), 15-06-2004, p. 85-86. URL consultato il 14-10-2009.
  5. ^ Thomas, op. cit., p. 57
  6. ^ a b c d Sharp, O'Connor, op. cit., p. 109
  7. ^ a b c Dean, op. cit., p. 46
  8. ^ a b c Dean, op. cit., p. 45
  9. ^ a b c Thomas, op. cit., p. 58
  10. ^ a b c Thomas, op. cit., p. 60
  11. ^ Frank Vanhaecke; Gunda Köllensperger, Sample introduction procedures for Inductively Coupled Plasmas in Klaus G.J. Heumann (a cura di), Handbook of Elemental Speciation: Techniques and Methodology, Chichester, John Wiley & Sons, 2003, p. 305. ISBN 0-471-49214-0.
  12. ^ Sharp, O'Connor, op. cit., pp. 109-111
  13. ^ Sharp, O'Connor, op. cit., p. 111
  14. ^ Sharp, O'Connor, op. cit., p. 110

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

  • John R. Dean, Sample introduction procedures for Inductively Coupled Plasmas in Practical Inductively Coupled Plasma Spetroscopy, Chichester, John Wiley & Sons. ISBN 0-470-09348-X.
  • Barry L. Sharp; Ciaran O'Connor, Aerosol Generation and Sample Transport in Steve J. Hill (a cura di), Inductively Coupled Plasma Spetroscopy and Its Applications, 2ª ed., Oxford, Blackwell Publishing, 2007. ISBN 978-1-4051-3594-8.
  • (EN) Robert Thomas, A Beginner's Guide to ICP-MS - Part II: The Sample-Introduction System in Spectroscopy, vol. 5, n. 16, maggio 2001.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]

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