Vogel: Análise Química Quantitativa

J Mendham · Capítulo 471 de 495

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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.

 

19.6 Detectores

 

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