Marine Klimaforschung

ICP-OES: Messprinzip und Geräteausstattung

Dieses Bild zeigt schematisch das Messprinzip eines ICP-OESSchematische Darstellung des Messprinzips eines ICP-OES

In einem optischen Emissions-Spektrometer (OES) werden die verschiedenen Elemente auf Grund der charakteristischen Wellenlängen ihres Emissionsspektrums im sichtbaren Licht- und UV-Bereich unterschieden und quantitativ nachgewiesen. Die in der Probe vorkommenden Elemente werden im induktiv gekoppelten Argon-Plasma (ICP) bei ∼6000 K zur Emission angeregt, das ICP ist die Anregungseinheit des Spektrometers. Das emittierte Licht gelangt über eine Optik in das Spektrometer, in dem es an einem optischen Beugungsgitter spektral zerlegt wird. Das entstehende charakteristische Wellenlängenspektrum gelangt auf eine kontinuierliche Anordnung von Detektoren, mit der alle Wellenlängen im sichtbaren und UV-Bereich simultan erfasst werden. Die Licht-Intensität jeder Wellenlänge, gemessen als Impulse pro Zeit (cps), steht in direktem Zusammenhang zur Konzentration des zugehörigen Elementes in der Probe (Kalibrierfunktion). Mit diesem Multielement-Analysenverfahren können fast alle Elemente des PSE (nicht: H, C, O, N, Edelgase) mit Nachweisgrenzen im ppb-Konzentrationsbereich in kurzer Zeit (<10 min pro Probe) quantitativ nachgewiesen werden.

SPECTRO CIROS SOP (Spectro Analytical / Ametek) (in Betrieb seit 2003)

Dieses Bild zeigt den Spectro Ciros SOP

Simultanes ICP-OES Spektrometer mit radialer Plasmabeobachtung.

Das im ICP entstehende Licht angeregter Atome bzw. Ionen gelangt durch eine Eingangsoptik auf optische Gitter und weiter auf eine Serie von 19+3 CCD-Photodetektoren, die den Wellenlängenbereich von 125 nm bis 766 nm abdecken. Dadurch können auch Elemente wie Cl, Br, As, Al, P mit Hauptemissionslinien im UV-Bereich sehr empfindlich nachgewiesen werden. Echte Simultanmessung von Emissionslinien ähnlicher Intensität ermöglicht die extrem genaue Bestimmung von Elementverhältnissen mit Fehlern < 1 Promille (1SD), z.B. für Sr/Ca oder Mg/Ca als Proxies für Kalzifizierungstemperaturen von kalkschaligen Organismen (Foraminiferen, Pteropoden, Korallen etc.). Weitere Einsatzgebiete der ICP-OES sind bei uns die Bestimmung von Haupt- und Nebenelementen in Meerwasser und Hydrothermalfluiden sowie in Mineralen und Gesteinen.