La spettrometria di massa a plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS) è una tecnologia analitica utilizzata per l'identificazione e la quantificazione di elementi presenti in un campione. Questa tecnica utilizza un plasma a alta temperatura per ionizzare gli atomi del campione, che vengono quindi separati e analizzati in base alla loro massa e carica elettrica.
E' diventata una tecnica analitica di riferimento in numerosi settori, come l'analisi ambientale, la geochimica, la metallurgia, la farmacologia e molte altre. Questo è dovuto alla sua elevata sensibilità, alla sua capacità di rilevare elementi in tracce (cioè in quantità molto piccole) e alla sua capacità di analizzare contemporaneamente molti elementi diversi.
La tecnologia ICP-MS è stata sviluppata negli anni '80, a partire da precedenti tecnologie di spettrometria di massa e plasma. Da allora, la tecnologia ha visto numerosi sviluppi e miglioramenti, come l'uso di sorgenti di plasma multi-mode, lo sviluppo di software di analisi dati e l'adozione di nuovi approcci per migliorare la sensibilità e la selettività delle analisi.
E' una tecnica analitica estremamente versatile e può essere utilizzata per analizzare una vasta gamma di campioni, compresi quelli biologici, ambientali, geologici e industriali. Di seguito sono riportati alcuni esempi di tipi di campioni che possono essere analizzati tramite ICP-MS:
Campioni biologici: come sangue, urina, tessuti e capelli per fornire informazioni sulla presenza di elementi essenziali (come ferro, zinco e rame) o tossici (come mercurio, piombo e cadmio) nel corpo umano o animale
Campioni ambientali: come acqua, aria, suolo e sedimenti per rilevare la presenza di elementi naturali (come ferro, alluminio e titanio), elementi contaminanti (come arsenico, mercurio e cadmio) o elementi traccia utilizzati come indicatori di processi geochimici o biologici
Campioni geologici: come rocce, minerali e meteoriti
Campioni industriali: come prodotti farmaceutici, materiali elettronici, prodotti alimentari e bevande
Pò essere diviso in tre fasi principali: la produzione del plasma, l'ionizzazione degli atomi del campione e l'analisi di massa degli ioni prodotti.
La produzione del plasma inizia con l'introduzione di un gas in una camera di scarica, solitamente argon (Ar), che viene ionizzato tramite un campo magnetico ad alta frequenza generato da una bobina ad induzione.
Questo plasma è costituito da una miscela di ioni, atomi e molecole ad alta energia. Il campione viene quindi introdotto nel plasma, dove gli atomi del campione vengono ionizzati e poi gli ioni vengono quindi estratti dal plasma e immessi in una camera di analisi di massa.
Nella camera di analisi di massa, gli ioni prodotti vengono accelerati e fatti passare attraverso un campo magnetico che li separa in base alla loro massa e carica. Gli ioni separati vengono quindi rivelati da un detector elettronico che ne misura il segnale elettrico. L'analisi di massa può essere eseguita in modo selettivo o non selettivo:
In modalità selettiva, l'analisi viene eseguita solo su un singolo ione di interesse, selezionando la massa di rivelazione dell'analizzatore di massa.
In modalità non selettiva, l'analisi viene eseguita su tutti gli ioni presenti nel campione, permettendo l'identificazione e la quantificazione di una vasta gamma di elementi.