Vogel: Análise Química Quantitativa
19.6 Detectores
forma semelhante ao que ocorre no sistema de setor magnético de
focalização dupla (Seção 19.5.2). Quando esta técnica é combinada com o
uso de um espelho de íons (ou reflectron) no tubo de passagem, que dobra o
comprimento do tubo e permite a focalização parcial por velocidade, pode-
se obter resolução unitária para massas superiores a 10 000 u com acurácia
melhor do que 500 ppm.
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Cinco tipos principais de detector têm sido usados em espectrometria de
massas: as placas fotográficas, o vaso de Faraday, as multiplicadoras de
elétrons, as multiplicadoras de elétrons em canais e os detectores de
cintilação. As placas fotográficas, historicamente importantes, são hoje
muito pouco usadas embora permitam alta resolução e sejam mais rápidas
do que os dispositivos eletrônicos (elas podem detectar simultaneamente os
íons de qualquer massa, se for usado um analisador de geometria invertida).
O vaso de Faraday, um vaso de metal para o qual são dirigidos todos os
íons, também só é utilizado em aplicações especiais. A desvantagem deste
sistema é que as correntes induzidas pelos feixes de íons normalmente
utilizados no circuito que controla o vaso são muito pequenas, isto é, a
sensibilidade é baixa, mas o sinal produzido é muito estável e reprodutível.
O vaso de Faraday é sempre usado nos espectrômetros de massas em que as
informações quantitativas são importantes (Seção 19.9). Os espectrômetros
de massas de uso geral são, em geral, equipados com multiplicadoras de
elétrons ou detectores de cintilação, dispositivos muito versáteis e sensíveis.
Dois tipos de multiplicadoras de elétrons são comumente usados. O
dispositivo de dinodo discreto é muito semelhante às fotomultiplicadoras
usadas na detecção da radiação eletromagnética em espectrofotômetros
convencionais. O feixe de íons atinge uma superfície de Cu/Be e provoca a
ejeção de elétrons que, por sua vez, são acelerados por um potencial
elevado e atingem uma segunda placa, o dinodo, onde provocam a emissão
de um grande número de elétrons secundários. Uma série de dinodos (até 20
deles) arranjados como em uma janela veneziana (Fig. 19.4) submetidos a potenciais crescentes provoca a emissão crescente de elétrons que pode
chegar a 107 elétrons por íon no eletrodo final.
A multiplicadora de elétrons de dinodo contínuo trabalha da mesma
forma e tem características de ganho semelhantes, mas os eletrodos são
substituídos por um tubo de vidro curvo, em forma de chifre, feito com um
vidro de alto conteúdo de chumbo dopado com óxidos de metais (Fig. 19.8).
O potencial aplicado é elevado, o que faz com que ocorra emissão de
elétrons em cascata sempre que um elétron atingir a superfície interna do
tubo. Para funcionamento correto, os íons que atingem os dois tipos de
detector devem ter alta velocidade, logo, alta energia. Isto sempre ocorre
com os íons separados em analisadores magnéticos, porém, quando são
usados filtros de quadrupolo ou outros analisadores de baixa energia, o
feixe de íons deve passar por um dinodo de conversão, sob potencial de até
20 kV, antes de atingir o detector. As multiplicadoras de elétrons são
confiáveis, robustas e sensíveis, mas seu desempenho e tempo de vida são
afetados pelo vácuo do espectrômetro de massas e elas podem sofrer
contaminações.
Uma alternativa interessante é o uso de um cintilador ou detector de Daly
(Fig. 19.3), muito semelhante aos detectores usados em radioquímica. O
detector é uma fotomultiplicadora convencional que tem como janela um
disco de fósforo cristalino mantido sob potencial de + 10 kV. Quando os
íons atingem o fósforo, a superfície emite fótons de luz que são detectados
na fotomultiplicadora. Como a amplificação dos elétrons ocorre
principalmente em um recipiente de vidro sujeito a alto vácuo,
independente do espectrômetro, o detector tem vida mais longa e é mais
estável do que as multiplicadoras de elétrons convencionais. Este tipo de
detector permite também o uso de técnicas de contagem de fótons, muito
mais sensíveis do que a amplificação normal.
Os instrumentos mais modernos operam um conjunto de detectores
formados por multiplicadoras de elétrons em canais (Fig. 19.9). O conjunto
é essencialmente uma placa de 1 mm de espessura com um grande número
de furos ou canais, cada um de diâmetro entre 10 e 25 mm, coberta com um
material emissivo. Cada canal funciona como uma multiplicadora de elétrons e ganhos muito elevados podem ser obtidos quando se ligam dois