Internet explorer not supported - Please switch to Edge, Firefox, Chrome, Opera or other browser and improve the safety of your navigation

Menu de Navigation

Analyse ICP-MS - Plasma à Couplage Inductif (ICP) et Spectrométrie de Masse (MS) - Messer France SAS

Fil d'Ariane

ICP-MS

L’ICP-MS : intérêts et applications du procédé d’analyse par Spectrométrie de Masse (MS) à Plasma à Couplage Inductif (ICP)

L'ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry en anglais) est une technique analytique hautement performante utilisée pour la détection et la quantification d’atomes dans un échantillon d’intérêt.

Applications imbriquées

Laboratoires de recherche et analyse

ICP-MS

Le principe de Fonctionnement de l'ICP-MS

La spectrométrie de masse (MS) repose sur la mesure du rapport masse/charge (m/z) des ions.

Ce procédé nécessite en premier lieu que les échantillons à analyser soient ionisés. Puis les ions générés sont séparés et détectés en fonction de leur m/z. Parmi les techniques d’ionisation existantes, certaines sont très courantes :

  • l'ionisation par impact électronique (EI), utilisée principalement pour les composés organiques : les molécules sont ionisées par bombardement avec des électrons ;
  • la désorption/ionisation laser assistée par matrice (MALDI), utilisée pour les biomolécules et les polymères : les molécules contenues dans l’échantillons sont bombardées avec un laser ;
  • l'ionisation électrospray (ESI), technique d’intérêt pour les biomolécules : elle génère des ions en dispersant une solution d'échantillon en aérosol dans un champ électrique ;
  • l'ionisation à plasma à couplage inductif (ICP), employée pour les éléments inorganiques : les molécules contenues dans les échantillons sont ionisées dans un plasma à haute température.

En combinant l’ionisation par plasma à couplage inductif avec la spectrométrie de masse, ce procédé analytique garantit des résultats d’une sensibilité et d’une précision exceptionnelles. L’intérêt de cette technique repose sur l’identification et la quantification très précises de composés chimiques contenus dans un échantillon dit complexe, dont le résultat d’analyse est très détaillé.

 

Les étapes de l’analyse par l’ICP-MS ou Spectrométrie de Masse à Plasma à Couplage Inductif

Prenez contact avec nos experts pour en savoir plus https://www.messer.fr/fr/nous-contacter

L’Ionisation dans le Plasma (ICP) : l’étape incontournable

Le cœur de l'ICP-MS est l'ICP, où les échantillons sont introduits sous forme liquide (ou gazeuse) et sont nébulisés pour former un aérosol. Cet aérosol est ensuite introduit dans un plasma argon, généré par un champ électromagnétique. Les températures élevées du plasma (jusqu'à 10 000 K) décomposent les molécules en atomes et ionisent ces atomes en ions positifs.

Introduction et Transport des Ions : le rôle des cônes

Les ions produits dans le plasma sont dirigés vers le spectromètre de masse via un système de cônes (nébuliseur, cône de sampling et cône de skimmer). Ces cônes permettent de maintenir le vide nécessaire dans la chambre de spectrométrie tout en laissant passer les ions.

Séparation et Détection des Ions : point d’orgue de l’analyse

Les ions passent ensuite par une série d’éléments optiques et de lentilles qui focalisent et filtrent le faisceau ionique en fonction de leur masse/charge (m/z). Un quadrupôle, un secteur magnétique ou un temps de vol (TOF) peut être utilisé pour séparer les ions.

  • Le Quadrupôle utilise des champs électriques pour filtrer les ions en fonction de leur m/z.
  • Le Temps de Vol (TOF) mesure le temps qu'il faut aux ions pour parcourir une distance fixe, les ions plus légers arrivant plus rapidement.
  • Le Secteur Magnétique utilise des champs magnétiques pour courber la trajectoire des ions en fonction de leur m/z.
  • La Trappe d'Ions capture les ions dans un champ électrique oscillant, les libérant sélectivement en fonction de leur m/z.

En fin de parcours, les ions sont détectés par un détecteur (généralement un multiplicateur d'électrons), et les données sont traitées afin de quantifier les éléments présents dans l'échantillon.

Principe de fonctionnement des Détecteurs

  • le Multiplicateur d'Électrons amplifie le signal ionique en produisant une cascade d'électrons,
  • le Détecteur à Plaques Microcanaux offre une grande sensibilité et une réponse rapide,
  • le Détecteur de Conversion d'Ions en Courant convertit directement l'impact des ions en un signal électrique.

 

Le rôle des gaz dans l'ICP-MS

Pour ce procédé, l‘utilisation de gaz Messer constitue un avantage dans la réalisation de tests fiables. Nos gaz répondent aux normes en vigueur et sont produits par nos laboratoires certifiés ISO 17025. En France, notre laboratoire est situé à Mitry-Mory (77) – accréditation COFRAC sous le n° 2-1848 disponible sur www.cofrac.fr

Consultez notre page dédiée https://www.messer.fr/fr/gaz-purs-et-melanges ou prenez directement contact avec nos spécialistes https://www.messer.fr/fr/nous-contacter

Gaz de Plasma : L'Argon

Logo Molécule Argon Messer

L'argon est le gaz principal utilisé dans l'ICP-MS. Il sert à générer le plasma qui ionise les échantillons. L'argon est choisi en raison de son inertie chimique et de sa capacité à atteindre des températures extrêmement élevées nécessaires pour une ionisation efficace.

Gaz de Collision/Réaction

Dans certaines configurations d'ICP-MS, des gaz supplémentaires tels que l'hydrogène, l'hélium ou l'oxygène sont introduits dans une cellule de collision ou de réaction. Ces gaz servent à réduire les interférences polyatomiques ou à réagir chimiquement avec certains ions pour améliorer la sélectivité et la sensibilité des analyses.

 

Composés analysables et domaines d'Application de l'ICP-MS

Prenez contact avec nos experts pour en savoir plus https://www.messer.fr/fr/nous-contacter

Types de Composés Analysables

L'ICP-MS permet d'analyser une large gamme d'atomes, y compris :

  • Métaux de transition : Fer, cuivre, zinc, nickel, etc.
  • Terres rares : Lanthane, cérium, néodyme, etc.
  • Métaux lourds toxiques : Plomb, mercure, cadmium, arsenic, etc.
  • Alcalins et alcalino-terreux : Sodium, potassium, calcium, magnésium, etc.
  • Métalloïdes et autres non-métaux : Phosphore, soufre, silicium, etc.

Domaines d’Applications

L'ICP-MS est une technique polyvalente et essentielle pour de nombreux laboratoires dans divers secteurs. Grâce à sa capacité à détecter des niveaux extrêmement bas de métaux et à une large gamme d'éléments analysables, elle offre des applications étendues allant de l'industrie à la biologie, en passant par l'analyse environnementale.

Icone Industrie

1. Industrie

  • Analyse des métaux pour le contrôle qualité et la recherche.
  • Détection de traces d'impuretés dans les semi-conducteurs.
  • Quantification des métaux dans les produits pétroliers et les catalyseurs.
  • Contrôle qualité et analyse des matières premières.
  • Caractérisation des matériaux complexes
Icone Biologie et Médecine

2. Biologie et Médecine

  • Pharmacologie : Suivi des métaux et oligo-éléments dans les formulations pharmaceutiques.
  • Toxicologie : Analyse des métaux lourds dans les fluides biologiques (sang, urine).
Icone Environnement

3. Environnement

  • Analyse de l'eau : Détection des métaux traces dans les eaux de surface et souterraines.
  • Air et sol : Détection des contaminants, notamment métalliques dans l'air et les sols.
  • Déchets : Contrôle des métaux lourds dans les déchets industriels et urbains.
Icone agroalimentaire

4. Industrie Alimentaire

  • Détection des contaminants et des additifs.
  • Analyse de la composition nutritionnelle.
  • Évaluation des niveaux d'oligo-éléments dans les aliments et les compléments alimentaires

 

Précautions nécessaires à la distribution des gaz à l'entrée de l'équipement ICP-MS

Assurer la qualité et la pureté des gaz utilisés dans un système ICP-MS est crucial pour obtenir des résultats fiables et précis. Voici les principales précautions à mettre en œuvre pour le réseau de distribution des gaz à l'entrée de l'équipement ICP-MS.

Gaz employé : une qualité irréprochable

La qualité du gaz Argon et de sa mise en œuvre jouent un rôle crucial dans les performances de l'ICP-MS. Des impuretés, de l'humidité ou des fluctuations de débit et de pression peuvent entraîner des interférences et des imprécisions dans les mesures. En utilisant de l'argon de haute pureté Messer et en prenant des mesures appropriées pour contrôler et purifier le gaz, les laboratoires peuvent garantir des résultats analytiques fiables et précis.

 

Pureté de l'Argon

La pureté de l'argon est essentielle pour éviter les interférences et les contaminations. L'argon utilisé en ICP-MS doit être d'une pureté ultra-haute (UHP), généralement de 99.999% ou plus. Les impuretés dans l'argon, telles que l'oxygène, l'azote, le dioxyde de carbone, et les hydrocarbures, peuvent avoir plusieurs effets négatifs :

  • Contamination des Échantillons : Les impuretés peuvent se retrouver dans le plasma et se déposer sur les cônes ou dans la chambre de spectrométrie, contaminant les échantillons et biaisant les résultats.
  • Interférences Spectrales : Certains éléments présents en traces dans l'argon impur peuvent créer des interférences spectrales, générant des signaux supplémentaires qui peuvent être confondus avec ceux des analytes ciblés. Par exemple, l'azote et l'oxygène peuvent générer des ions polyatomiques interférant avec la détection de certains métaux.
  • Réduction de la Sensibilité : Les impuretés peuvent également réduire la température et la densité du plasma, diminuant ainsi l'efficacité de l'ionisation des échantillons et la sensibilité de la détection.

Humidité

La présence d'humidité dans l'argon peut également poser des problèmes :

  • Formation de Polyatomiques : L'eau présente dans le gaz peut réagir dans le plasma pour former des espèces polyatomiques telles que H₂O⁺, OH⁺, ou O₂H⁺. Ces ions peuvent interférer avec les ions des éléments analysés, en particulier les éléments légers.
  • Corrosion des Composants : L'humidité peut entraîner la corrosion des cônes en métal, des tubes et des autres composants du système, augmentant les coûts de maintenance et réduisant la durée de vie de l'instrument.

Stabilité

La stabilité du débit et de la pression de l'argon sont également critiques :

  • Débit et Pression  : Les fluctuations dans le débit et la pression de l'argon peuvent affecter la stabilité du plasma, entraînant des variations dans la ionisation et, par conséquent, des résultats analytiques moins reproductibles.
  • Stabilité du Plasma : Un plasma instable peut conduire à des fluctuations du signal, des problèmes de signal de fond élevé, et des difficultés à maintenir des conditions de mesure optimales.

Matériaux : un choix pertinent pour une utilisation aboutie

Tuyauterie en Acier Inoxydable Raccords et Joints performants Vannes et Régulateurs
De qualité supérieure et compatible avec les gaz de haute pureté, pour éviter la corrosion et la contamination De haute qualité et composés de matériaux compatibles avec les gaz purs (comme l'acier inoxydable ou le PTFE), pour garantir l'étanchéité et éviter les fuites Vannes et régulateurs de débit de haute précision, pour contrôler le flux de gaz et maintenir la stabilité de la pression

Distribution : installation et maintenance du réseau

Une installation du réseau de distribution réalisée par des professionnels qualifiés garantie une mise en œuvre conforme et évite les fuites pouvant causer des interférences au résultat.

Comme l’appareillage, le réseau de distribution requiert une maintenance régulière comprenant :

  • la vérification et, le cas échéant, le remplacement des filtres et purificateurs,
  • l'inspection des raccords et des tuyaux pour détecter toute usure ou corrosion.

Des tests de fuite sont à réaliser périodiquement pour s'assurer que le réseau est hermétique et qu'il n'y a pas de perte de gaz.

 

Les gaz et services Messer France

Messer France produit et fournit en gaz de fonctions pour l’analyse de nombreux laboratoires sur tout le territoire national en s’appuyant sur un collectif de collaborateurs particulièrement investis pour vous proposer des produits de haute qualité et des services répondant à vos attentes.

Dans l’optique de vous proposer services et conseils aboutis, notre société conçoit et propose du matériel de mise en œuvre adéquat selon vos dispositifs https://www.messer.fr/fr/materiels-de-mise-en-oeuvre< title="Matériels de mise en œuvre"/p>

Conseil et Support Technique

Nos experts sont à votre disposition pour vous fournir des conseils personnalisés sur le choix des gaz appropriés et un support technique afin d'optimiser vos réseaux de distribution de gaz et la gestion de votre stock bouteilles.

Formation, assistance et suivi facilité

Notre entreprise dispense sur demande des formations dans le cadre de notre programme sur la mise en œuvre des gaz. Adaptées à vos besoins spécifiques, ces sessions garantissent une utilisation conforme et une sécurité d’emploi de nos gaz à votre équipe https://www.messer.fr/fr/formation

Nos experts sont à votre disposition pour répondre à vos interrogations : n’hésitez à nous solliciter pour toute information, prise de rendez-vous ou besoin en documentations grâce au formulaire de contact https://www.messer.fr/fr/nous-contacter

F.A.Q.

Le plasma à couplage inductif (ICP) est une technique d'analyse spectrométrique qui offre une grande précision dans le dosage multi-élémentaire. Il utilise un gaz ionisé hautement énergétique, souvent de l'argon, pour ioniser les échantillons. Le plasma est généré par l'application d'un courant haute fréquence à une bobine entourant un tube de gaz, créant un champ électromagnétique oscillant. Cette énergie chauffe le gaz à des températures extrêmes, formant ainsi un plasma.

L'argon est souvent utilisé dans le plasma à couplage inductif (ICP) en raison de ses propriétés favorables. Il est inerte, ce qui évite les réactions chimiques indésirables avec les échantillons, et il peut être facilement ionisé, permettant de générer un plasma stable et énergétiquement efficace pour des analyses précises et sensibles.

Le plasma à couplage inductif (ICP) se distingue par son efficacité et sa sensibilité, permettant l'analyse d'une large gamme d'éléments chimiques, y compris des traces ultra-fines. Il est largement utilisé dans diverses techniques d'analyse, notamment l'ICP-MS (spectrométrie de masse), l'ICP-AES (spectrométrie d'émission atomique), et l'ICP-OES (spectrométrie d'émission optique).

Le plasma à couplage inductif (ICP) est couramment utilisé dans des techniques d'analyse telles que l'ICP-MS (spectrométrie de masse), l'ICP-AES (spectrométrie d'émission atomique), et l'ICP-OES (spectrométrie d'émission optique), en raison de sa haute précision et de sa sensibilité pour l'analyse multi-élémentaire.

La spectrométrie de masse repose sur l'ionisation des molécules d'un échantillon pour les rendre chargées. Une fois ces molécules ionisées, elles sont accélérées dans un champ électrique ou magnétique. Leur trajectoire ou leur vitesse de déplacement est déterminée par leur rapport masse/charge (m/z). Les ions sont ensuite détectés et le nombre d'ions de chaque type est mesuré, produisant un spectre de masse qui peut être utilisé pour identifier et quantifier les molécules présentes dans l'échantillon.

Cependant, le processus ne se limite pas à l'ionisation et à la détection. Il comprend plusieurs étapes clés :

  • Ionisation : les molécules sont transformées en ions. Plusieurs techniques d'ionisation peuvent être utilisées selon la nature de l'échantillon et les informations recherchées.
  • Accélération : les ions sont accélérés par un champ électrique ou magnétique.
  • Séparation : les ions sont séparés en fonction de leur rapport m/z.
  • Détection : les ions sont détectés et comptés.

Ces étapes sont effectuées dans un ordre spécifique pour assurer une analyse précise et fiable.

Le spectromètre de masse joue un rôle crucial dans l'analyse ICP-MS. En effet, après la phase d'ionisation des échantillons dans le plasma à couplage inductif (ICP), le spectromètre intervient pour séparer et analyser les ions créés. Ce rôle de séparation est crucial pour identifier les différents éléments présents dans l'échantillon. Pour cela, le spectromètre de masse utilise le principe de déflexion des ions en fonction de leur rapport masse/charge.

Le spectromètre de masse permet également de quantifier les ions, offrant ainsi une analyse à la fois qualitative et quantitative. Cette capacité de mesure précise des concentrations des éléments est particulièrement utile dans les domaines nécessitant une haute sensibilité, tels que l'analyse de traces ou d'ultra-traces.

  • Séparation des ions en fonction de leur rapport masse/charge
  • Identification des éléments présents dans l'échantillon
  • Quantification des ions pour une analyse qualitative et quantitative
  • Analyse de traces et d'ultra-traces avec une haute sensibilité

Cette combinaison de rôles fait du spectromètre de masse un instrument clé dans l'analyse ICP-MS.

Lexique

Argon :

Gaz inerte souvent utilisé dans le plasma à couplage inductif (ICP) pour ioniser les échantillons en raison de sa stabilité et de sa capacité à générer un plasma stable et énergétiquement efficace.

Couplage Plasma à Inductif (ICP) :

Technique d'analyse spectrométrique utilisant un plasma créé par un courant haute fréquence pour ioniser les échantillons, améliorant ainsi la sensibilité et la précision des analyses multi-élémentaires.

Double Quadripôle :

Type de spectromètre de masse idéal pour des analyses de routine, offrant une bonne sensibilité et une faible interférence pour des applications standard.

Fragmentation des Ions :

Processus de décomposition des molécules en ions fragments, facilitant l'analyse détaillée de la structure moléculaire des échantillons.

Hélium :

Gaz de haute pureté fourni par Messer France, utilisé pour améliorer la sensibilité des instruments de spectrométrie de masse en réduisant les interférences.

Identification par Spectrométrie de Masse :

Technique permettant d'identifier avec précision les composés chimiques présents dans un échantillon en utilisant les schémas de fragmentation des ions.

Imagerie par Spectrométrie de Masse :

Technique offrant une visualisation détaillée de la distribution des composés chimiques au sein d'un échantillon, utile en recherche biomédicale et en science des matériaux.

Ionisation :

Processus de transformation des molécules en ions dans un spectromètre de masse, essentiel pour leur séparation et détection ultérieures.

Masse en Tandem (Tandem Mass) :

Technique de spectrométrie de masse permettant des analyses séquentielles des ions, améliorant la précision et la capacité d'identification des composés complexes.

Quadripôle :

Type de spectromètre de masse couramment utilisé pour sa simplicité et son efficacité dans la séparation des ions, particulièrement adapté aux analyses de routine.

Spectromètre de Masse :

Instrument utilisé pour ioniser, séparer et détecter les ions produits dans un échantillon, fournissant des données analytiques détaillées sur sa composition.

Spectrométrie de Masse :

Méthode d'analyse permettant d’identifier et de quantifier les molécules dans des échantillons en mesurant leur rapport masse/charge (M/z).

Triple Quadripôle :

Type de spectromètre de masse utilisé pour des analyses complexes, offrant une meilleure sensibilité et spécificité, idéal pour des applications nécessitant une grande précision.

Quadripôle-Temps :

Technique combinant les avantages du quadripôle avec l'analyse temporelle pour une séparation plus précise des ions, améliorant ainsi la résolution des analyses.