เครื่องมือ Inductively Coupled Plasma – Optical Emission Spectrometer (ICP-OES) เป็นเทคนิควิเคราะห์ที่ใช้ในการตรวจวัดและระบุปริมาณธาตุต่าง ๆ ในตัวอย่าง โดยเฉพาะธาตุโลหะหนักและธาตุอื่น ๆ ในความเข้มข้นที่ต่ำมาก เครื่องมือทำงานบนหลักการของการปล่อยแสงจากอะตอมและไอออนของธาตุที่ถูกกระตุ้นด้วยพลังงานจากพลาสมา
หลักการทำงานของ ICP-OES ประกอบด้วยขั้นตอนหลักดังนี้:
- การสร้างพลาสมา: ตัวอย่างที่อยู่ในรูปสารละลายจะถูกพ่นเข้าไปในเครื่องพ่นละออง (nebulizer) และถูกเปลี่ยนเป็นละอองขนาดเล็ก จากนั้นละอองจะถูกนำเข้าสู่บริเวณที่มีพลาสมา (Inductively Coupled Plasma) ซึ่งเป็นก๊าซอาร์กอนที่ถูกกระตุ้นให้มีสถานะเป็นพลาสมาด้วยพลังงานจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้า พลาสมามีอุณหภูมิสูงถึง 7,000-10,000 เคลวิน ซึ่งเพียงพอที่จะทำให้อะตอมในตัวอย่างกลายเป็นไอออน
- การกระตุ้นอะตอม: เมื่อธาตุในตัวอย่างถูกเปลี่ยนเป็นไอออนและอะตอมในพลาสมา พลังงานที่สูงนี้จะทำให้อะตอมของธาตุถูกกระตุ้นให้อยู่ในสถานะพลังงานที่สูงขึ้น
- การปล่อยแสง: เมื่ออะตอมเหล่านี้คืนสู่สถานะพลังงานต่ำ จะปลดปล่อยพลังงานในรูปแบบของแสง ซึ่งแสงที่ปล่อยออกมาจะมีความยาวคลื่นเฉพาะสำหรับแต่ละธาตุ
- การวัดแสง: เครื่อง ICP-OES จะใช้เครื่องตรวจจับแสง (Optical Emission Spectrometer) ในการวัดความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมาจากแต่ละธาตุ ความเข้มของแสงนั้นจะเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของธาตุในตัวอย่าง
- การวิเคราะห์และประมวลผลข้อมูล: ความยาวคลื่นของแสงที่ปล่อยออกมาจะแสดงถึงชนิดของธาตุ และความเข้มของแสงจะสัมพันธ์กับปริมาณของธาตุในตัวอย่าง ซึ่งระบบคอมพิวเตอร์ของเครื่องจะทำการแปลงข้อมูลเหล่านี้เป็นค่าความเข้มข้น
การวิเคราะห์ทางสิ่งแวดล้อม:
- การตรวจสอบปริมาณโลหะหนัก เช่น ตะกั่ว ปรอท แคดเมียม และสารปนเปื้อนอื่น ๆ ในน้ำ ดิน และอากาศ เพื่อติดตามและควบคุมมลพิษในสิ่งแวดล้อม
- การวิเคราะห์ตัวอย่างน้ำจากแหล่งน้ำต่าง ๆ ทั้งน้ำดื่ม น้ำเสีย หรือน้ำในกระบวนการผลิต เพื่อตรวจวัดปริมาณโลหะที่อาจมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพมนุษย์
การวิเคราะห์ทางอุตสาหกรรม:
- ใช้ในกระบวนการควบคุมคุณภาพในอุตสาหกรรมโลหะ การตรวจสอบปริมาณธาตุต่าง ๆ ในวัสดุโลหะ เช่น อะลูมิเนียม เหล็ก สังกะสี ทองแดง เพื่อให้มั่นใจว่าส่วนประกอบของวัสดุตรงตามข้อกำหนด
- ใช้ในการตรวจสอบความบริสุทธิ์และความเข้มข้นของธาตุในวัสดุต่าง ๆ เช่น ในการผลิตเซรามิกส์ กระจก และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
การวิเคราะห์อาหารและยา:
- ตรวจสอบปริมาณธาตุต่าง ๆ ในอาหาร เช่น เหล็ก แคลเซียม สังกะสี แมกนีเซียม ที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตและสุขภาพ รวมถึงการตรวจหาสารปนเปื้อนหรือสารตกค้างที่อาจเป็นอันตราย
- การวิเคราะห์โลหะหนักในผลิตภัณฑ์ยาและอาหารเสริม เพื่อตรวจสอบว่าผลิตภัณฑ์ปลอดภัยและไม่เกินมาตรฐานที่กำหนด
การวิเคราะห์ทางการแพทย์และชีวภาพ:
- ใช้ในการวิเคราะห์โลหะหรือแร่ธาตุในตัวอย่างทางชีวภาพ เช่น เลือด ปัสสาวะ เส้นผม หรือเนื้อเยื่อ เพื่อการวินิจฉัยทางการแพทย์ หรือเพื่อตรวจหาการปนเปื้อนของโลหะในร่างกายมนุษย์
- ใช้ในงานวิจัยเกี่ยวกับการตรวจวัดความเข้มข้นของธาตุที่จำเป็นในการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิต
การวิเคราะห์วัสดุและแร่ธาตุ:
- ใช้ในการตรวจสอบองค์ประกอบของแร่ธาตุหายาก หรือการวิเคราะห์องค์ประกอบทางธรณีวิทยา เช่น การตรวจวิเคราะห์แร่ที่ได้จากการขุดเหมือง เพื่อให้ทราบถึงชนิดและปริมาณของธาตุที่มีอยู่ในแหล่งทรัพยากรธรรมชาติ
การวิเคราะห์น้ำมันและพลังงาน:
- ใช้ในการตรวจสอบสิ่งเจือปน เช่น โลหะในน้ำมันหรือผลิตภัณฑ์เชื้อเพลิง เพื่อให้มั่นใจว่าวัสดุเหล่านี้มีคุณภาพตรงตามมาตรฐาน
