Vogel: Análise Química Quantitativa
19.8 Espectrometria de massas de compostos inorgânicos
armazenados podem ser recuperados e manipulados enquanto novos dados
estão sendo obtidos, aumentando, assim, a velocidade total do processo.
19.8 Espectrometria de massas de compostos inorgânicos
Existem, além das determinações de espécies orgânicas de alto peso
molecular, outras aplicações da espectrometria de massas que envolvem
apenas a composição elementar da amostra. Estes métodos, por
conveniência, foram grupados em duas áreas de estudo: os métodos de
superfície e as análises elementares em solução.
19.8.1 Métodos de superfície que utilizam a espectrometria de massas
Vimos, na Seção 19.4, que se um feixe de energia suficientemente alta
atinge uma superfície, íons se desprendem e podem ser separados e
detectados com vários analisadores e detectores. As técnicas FAB e SIMS
são muitas vezes apresentadas como procedimentos novos e poderosos para
o estudo de espécies de alto peso molecular, especialmente biomoléculas.
Estas técnicas são, entretanto, modificações de técnicas que vêm sendo
usadas há muitos anos na investigação de superfícies inorgânicas. Estas
técnicas são discutidas, com freqüência sob o nome de espectrometria de
massas de íons secundários (SIMS) porque o feixe primário é um feixe de
íons, mesmo que isto nem sempre seja verdadeiro.
Se um feixe de íons de alta energia (5–20 keV), Ar+ + , Csou,
ocasionalmente, O + + ou N, atinge uma superfície, um filme de metal, um
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semicondutor ou mesmo uma superfície mineral, por exemplo, um certo
número de partículas secundárias são ejetadas, incluindo íons positivos e
negativos dos elementos que formam a superfície. Quando estes íons
passam por um analisador magnético de quadrupolo ou outro tipo de
analisador, eles são separados de acordo com seus m/z e podem ser
detectados. O espectro de massas resultante é, normalmente, bastante
simples e contém um pico para cada isótopo dos elementos da superfície. Os sinais são mensuráveis com até 10–15g do material. Todos os elementos,
inclusive o hidrogênio, podem ser determinados deste modo mas dados
rigorosamente quantitativos são difíceis de obter. Como o feixe primário de
íons produz uma pequena cratera na superfície, também é possível fazer
estudos de profundidade nas camadas próximas da superfície da amostra.
Alguns equipamentos permitem a obtenção de dados de SIMS positivos,
úteis para os elementos à esquerda da tabela periódica, e dados de SIMS
negativos, úteis para os elementos à direita da tabela periódica.
Analisadores de massas com microfeixes de íons
Uma modificação do SIMS, os analisadores de massas com microfeixes de
íons (IMPMA) usam feixes de íons mais elaborados e caros. Duas ou mais
lentes eletrostáticas reduzem o feixe até um diâmetro da ordem de 1 a 2
mm, inferior ao diâmetro típico do SIMS (de 0,2 a 5 mm). O feixe, então,
pode ser dirigido, com a ajuda de um microscópio óptico comum, para
áreas da superfície bem determinadas. Os íons secundários produzidos
passam por um analisador de dupla focalização E-B permitindo alta
resolução e sensibilidade (10–15 g). Analisadores de microfeixes podem
mapear alterações da composição da superfície quando o feixe se move
sobre a amostra. Esta metodologia permite estudos da superfície de
semicondutores ou filmes metálicos depositados porém sua alta
sensibilidade requer grande cuidado na preparação da amostra. Além disto,
os analisadores têm de utilizar vácuo muito elevado para garantir que a
superfície não esteja contaminada por oxidação ou por outro filme
semelhante antes da análise. Seu alto custo e estas exigências técnicas
severas tem limitado seu uso.
Analisadores com microfeixes de laser
Já é possível utilizar, em substituição aos feixes de íons primários, feixes
focalizados de luz de um laser pulsado de Nd:YAG, que produz potência
extremamente elevada na superfície, fornecendo até 1011 2 W · cm em uma
área de diâmetro igual a 0,5 μm. Os limites de detecção podem ir até 10–20g e pode-se estudar partículas pequenas como grãos de poeira, por exemplo,