Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Microplasma argon-hydrocarbon hoạt động bằng pin trên chip nhựa-thủy tinh hybrid kích thước bưu thiếp cho phân tích nguyên tố của mẫu lỏng bằng máy quang phổ phát xạ cầm tay
Tóm tắt
Một thiết bị microplasma dạng phẳng, tự phát lửa, hoạt động ở áp suất khí quyển, sử dụng Argon-H2 (H2 3%) để phân tích nguyên tố cho các mẫu lỏng nhỏ đã được mô tả. Thiết bị microplasma (MPD) giá thành thấp được chế tạo cho nghiên cứu này có cấu trúc nhựa-thủy tinh hybrid, được hình thành trên các chip có diện tích (khoảng) tương đương với một con tem nhỏ (kích thước MPD, rộng 12,5 mm và dài 38 mm). Các bề mặt nhựa được chọn vì chi phí thấp, phục vụ mục đích thử nghiệm nhanh và cho việc đánh giá thiết bị microplasma. Để tăng cường tính di động, microplasma được cấp nguồn từ một pin sạc 18 V. Nhằm tăng cường tính di động còn hơn nữa, đã chứng minh rằng pin có thể được sạc lại bằng một tấm pin năng lượng mặt trời di động. Điện áp một chiều từ pin đã được chuyển đổi thành điện áp xoay chiều cao. Microplasma Ar-H2 kích thước ~750 μm (đường kính) và dài 12 mm được hình thành bằng cách cấp điện áp xoay chiều cao giữa hai điện cực kim. Không quan sát thấy sự can thiệp phổ từ vật liệu điện cực hoặc từ nền nhựa. Điều kiện vận hành được phát hiện là chìa khóa để khởi động và duy trì một microplasma mà chỉ “ấm” khi chạm vào (do đó giảm nhu cầu làm mát hoặc quản lý nhiệt khác) và có phát xạ nền ổn định. Một hệ thống bay hơi điện nhiệt kích thước nhỏ (khối lượng bên trong 900 μL, công suất tối đa 40 W) được sử dụng để giới thiệu các mẫu lỏng. Phát xạ nền microplasma trong miền phổ từ 200 đến 850 nm được ghi nhận bằng cách sử dụng một máy quang phổ quang học cầm tay, và ảnh hưởng của các điều kiện vận hành được mô tả. Phát xạ từ các dung dịch tiêu chuẩn nguyên tố đơn loãng microlit của Cd, Cu, K, Li, Mg, Mn, Na, Pb, và Zn đã được tài liệu hóa. Phần lớn các đường phổ quan sát được cho các nguyên tố được thử nghiệm là từ các nguyên tử trung tính. Sự thiếu hụt tương đối của phát xạ từ các đường ion đã đơn giản hóa phổ, do đó tạo điều kiện cho việc sử dụng máy quang phổ di động. Mặc dù có tính đơn giản phổ tương đối, một số hiệu ứng can thiệp quang phổ đã được lưu ý khi chạy dung dịch nhiều nguyên tố. Một ví dụ về cách giải quyết can thiệp trong miền quang phổ có thể được giải quyết trong miền thời gian bằng cách sử dụng bay hơi nhiệt chọn lọc được cung cấp. Tính hữu ích phân tích và các đặc điểm hiệu suất đã được báo cáo; ví dụ, nồng độ K trong nước đóng chai loãng (khoảng 30 lần) được xác định là 4,1 ± 1,0 μg/mL (mức nồng độ 4 μg/mL đã được công bố), độ chính xác khoảng 25%, và giới hạn phát hiện ước tính nằm trong khoảng picogram (hoặc nanogram trên mỗi mililít trong các đơn vị tương đối).
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Fridman A (2008) Plasma chemistry. Cambridge University Press, Cambridge
Backer KH, Kogelschatz U, Schoebach KH, Barker RJ (2004) Equilibrium air plasmas at atmospheric pressure. Taylor & Francis, Boca Raton
Karanassios V (2004) Spectrochim Acta Part B 59:909–926
Broekaert JAC, Siemens V (2004) Anal Biaoanal Chem 380:185–189
Janasek J, Franzke J, Manz A (2006) Nature 442:374–380
Foesta R, Schmidt M, Becker K (2006) Int J Mass Spec 248(3):87–102
Tachibana K (2006) IEEJ Trans 1:145–155
Miclea M, Okruss M, Kunze K, Ahlman N, Franzke J (2007) Anal Bioanal Chem 388:1565–1572
Miclea M, Franzke J (2007) Plasma Chem Plasma Process 27:205–224
Broekaert JAC, Jakubowski N (2007) Anal Bioanal Chem 388:1561–1563
Iza F, Kim GJ, Lee SM, Lee JK, Walsh JL, Zhang YT, Kong MG (2008) Plasma Process Polym 5:322–344
Gianchandani YB, Wright S, Eun C, Wilson C (2009) Mitra B 395(3):559–575
Weagant S, Smith A, Karanassios V (2010) ECS Trans 28:1–6
Weagant S, Karanassios V (2009) Anal Bioanal Chem 395:577–589
Karanassios V, Johnson K, Smith AT (2007) Anal Bioanal Chem 388:1595–1604
Zapata IJ, Pohl P, Bings NH, Broekaert JAC (2007) Anal Bioanal Chem 388:1615–1623
Xue J, Hopwood JA (2007) IEEE Trans Plasma Sci 35:1574–1579
Ryu WK, Kim D-H, Lam HB, Houk RS (2007) Bull Korean Chem Soc 28:553–556
Zapata IJ, Pohl P, Bings NH, José AC, Broekaert JAC (2007) Anal Bioanal Chem 388:1615–1623
Zhu Z, Chan GC-Y, Ray SJ, Zhang X, Hieftje GM (2008) Anal Chem 80:8622–8627
Taghioskoui M, Zaghloul ME, Montaser A (2008) IEEE Trans Plasma Sci 36:1262–1263
Mitra B, Wislon CG, Que L, Selvaganapathy P, Gianchandani YB (2006) Lab Chip 6:6–65
Mitra B, Gianchandani YB (2008) IEEE Sensor 8:1445–1454
Mitra B, Levey B, Gianchandani YB (2008) IEEE Trans Plasma Sci 4:1913–1924
Staack D, Fridman A, Gutsol A, Gogotsi Y, Friedman G (2008) Angew Chem Int Ed 47:8020–8024
Broekaert JAC (2008) Nature 455:1185–1186
Symonds JM, Galhena AS, Fernández FM, Orlando TM (2010) Anal Chem 82:621–627
Mariotti D, Sankaran MR (2010) J Phys D Appl Phys 43:323001
Mariotti D, Ostrikov K (2009) J Phys D Appl Phys 42(2009):092002
O’Connell D, Cox LJ, Hyland WB, McMahon SJ, Reuter S, Graham WG, Gans T, Currell FJ (2011) Appl Phys Lett 98:04371
Ehlbeck J, Schnabel U, Polak M, Winter J, von Woedtke Th, Brandenburg R, von dem Hagen T, Weltmann K-D (2011) J Phys D Appl Phys 44:013002
Lee HW, Park GY, Seo YS, Im YH, Shim SB, Lee HJ (2011) J Phys D Appl Phys 44:053001
Kong MG, Kroesen G, Morfill G, Nosenko T, Shimizu T, van Dijk J, Zimmermann JL (2009) New J Phys 11:115012 (35 pp)
Kim JY, Kim S-O, Wei Y, Li J (2010) Appl Phys Lett 96:203701
Kim JY, Ballato J, Foy P, Hawkins T, Wei Y, Li J, Kim S-O (2010) Small 6:1474–1478
Wright S, Gianchandani YB (2009) J Microelectromech Syst 18:736–743
West J, Michels A, Kittel S, Jacob P, Franzke J (2007) Lab Chip 7:981–983
Ideno T, Ichiki T (2006) Thin Solid Films 506–507:235–238
Chao CC, Liao J-D, Chang J-E (eds) (2008) Special issue on microplasmas. J Phys D: Appl Phys 41:190301
Baker KH, Kersten H, Hopwood J, Lopez JL (2010) Special issue on microplasmas (27 papers). Eur Phys J D 60:437–439
Karanassios V, Grishko V, Reynolds GG (1999) J Anal Atom Spectrom 14:565–570
Badiei HR, Karanassios V (2000) J Anal Atom Spectrom 15:1057–1062
Montaser A, Golightly DW (eds) (1992) Inductively coupled plasmas in analytical atomic spectrometry, 2nd edn. VCH, New York
Boumans PWJM (1987) Inductively coupled plasma emission spectrometry, part 1. Wiley, New York
Harrison GR (1969) MIT wavelength tables, vols. 1 and 2, 2nd edn. MIT Press, Boston
NIST database (2011) http://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lines_form.html
Whohles CC (1985) Experimentally obtained wavelength tables for the ICP. ICP Info Newslett 10(8):594–683
Broekaert JAC (2001) Atomic spectrometry with flames and plasmas. Wiley-VCH, Weinheim
Karanassios V (2011) Pittsburgh Conference, Atlanta, GA, March 13–18, Paper 480-5
Karanassios V, Mew G (1997) Sensor Mater 9:395–416
Karanassios V, Sharples JT (1997) Sensor Mater 9:363–378
Wegant S, Karanassios V (2011) Proc SPIE 8024:80240L (7 pp)
Eshaque S, Karanassios V (2004) Proceedings, Fifth Biennial International Conference on Monitoring and Measurement of the Environment (edited by R. Clement and B. Burk) 5:252–257
Wegant S, Karanasssios V (2011) Book chapter in “Rapid prototyping/Book 1.” ISBN 978-953-307-970-7 (in press)