電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的工作原理
閱讀：4933 發(fā)布時間：2017-5-19
等離子體(Plasma)在近代物理學中是一個很普通的概念，是一種在一定程度上被電離(電離度大于0.1%)的氣體,，其中電子和陽離子的濃度處于平衡狀態(tài),，宏觀上呈電中性的物質,。
電感耦合等離子體(ICP)是由高頻電流經感應線圈產生高頻電磁場，使工作氣體形成等離子體,，并呈現火焰狀放電(等離子體焰炬),，達到10000K的高溫，是一個具有良好的蒸發(fā)－原子化－激發(fā)－電離性能的光譜光源,。而且由于這種等離子體焰炬呈環(huán)狀結構,，有利于從等離子體中心通道進樣并維持火焰的穩(wěn)定；較低的載氣流速(低于1L/min)便可穿透ICP,，使樣品在中心通道停留時間達2～3ms,，可蒸發(fā)、原子化,；ICP環(huán)狀結構的中心通道的高溫,，高于任何火焰或電弧火花的溫度，是原子,、離子的*激發(fā)溫度,，分析物在中心通道內被間接加熱，對ICP放電性質影響??；ICP光源又是一種光薄的光源，自吸現象小,，且系無電極放電,，無電極沾污。這些特點使ICP光源具有的分析性能,，符合于一個理想分析方法的要求,。
一個理想的分析方法，應該是：可以多組分同時測定,；測定范要圍寬(低含量與高含量成分能同測定),；具有高的靈敏度和好的度；可以適用于不同狀態(tài)的樣品的分析,；操作要簡便與易于掌握,。ICP-AES分析方法便具有這些的分析特性：
⑴ ICP-AES法首先是一種發(fā)射光譜分析方法，可以多元素同時測定,。
發(fā)射光譜分析方法只要將待測原子處于激發(fā)狀態(tài),，便可同時發(fā)射出各自特征譜線同時進行測定。ICP-AES儀器,，不論是多道直讀還是單道掃描儀器,，均可以在同一試樣溶液中同時測定 元素(30～50個，甚至更多),。已有文獻報導的分析元素可達78個[4],，即除He,、Ne、Ar,、Kr,、Xe惰性氣體外，自然界存在的所有元素,，都已有用ICP-AES法測定的報告,。當然實際應用上，并非所有元素都能方便地使用ICP-AES法進行測定,，仍有些元素用ICP-AES法測定,，不如采用其它分析方法更為有效。盡管如此,，ICP-AES法仍是元素分析zui為有效的方法,。
⑵ ICP光源是一種光薄的光源，自吸現象小,，所以ICP-AES法校正曲線的線性范圍可達5~6個數量級,有的儀器甚至可以達到7～8個數量級,，即可以同時測定0.00n%～n0%的含量。在大多數情況下,，元素濃度與測量信號呈簡單的線性,。既可測低濃度成分(低于mg/L)，又可同時測高濃度成分(幾百或數千mg/L),。是充分發(fā)揮ICP-AES多元素同時測定能力的一個非常有價值的分析特性,。
⑶ ICP-AES法具有較高的蒸發(fā)、原子化和激發(fā)能力,，且系無電極放電,，無電極沾污。由于等離子體光源的異常高溫(炎炬高達1萬度,，樣品區(qū)也在6000℃以上),，可以避免一般分析方法的化學干擾、基體干擾,，與其它光譜分析方法相比,，干擾水平比較低。等離子體焰炬比一般化學火焰具有更高的溫度,，能使一般化學火焰難以激發(fā)的元素原子化,、激發(fā)，所以有利于難激發(fā)元素的測定,。并且在Ar氣氛中不易生成難熔的金屬氧化物，從而使基體效應和共存元素的影響變得不明顯,。很多可直接測定,，使分析操作變得簡單,，實用。
⑷ ICP-AES法具有溶液進樣分析方法的穩(wěn)定性和測量精度,，其分析精度可與濕式化學法相比,。且檢出限非常好，很多元素的檢出限低于1mg/L,，如表1所列?，F代的ICP-AES儀器，其測定精度RSD可在1%以下,，有的儀器短期精度在0.4%RSD,。同時ICP溶液分析方法可以采用標準物質進行校正，具有可溯源性,，已經被很多標準物質的定值所采用,，被ISO列為標準分析方法。
⑸ ICP-AES法采用相應的進樣技術可以對固,、液,、氣態(tài)樣品直接進行分析。
當今ICP-AES儀器的發(fā)展趨勢是,、簡捷,、易用，且具有的分析速度,。更加注重實際工作的需求及效率,，使用者無需在儀器的調整上耗費時間和精力，從而能夠把更多的精力放在分析測定工作上,，使ICP成為一個易操作,、通用性的實用工具。而且儀器更具多樣化的適配能力,，可根據實際工作需要選擇不同的配置,，例如在同一臺儀器上可實現垂直觀測、水平觀測,、雙向觀測,，全波段覆蓋、分段掃描,，無機,、有機樣品、油樣分析,，自動進樣器,、超聲霧化器、氫化物發(fā)生器,、流動注射進樣,、固體進樣等多種配置形式,，并可根據需求隨時升級，真正做到了一機多能,，易用,。新型的ICP商品儀器，綜合了前幾代儀器的優(yōu)點,，對儀器的結構,、控制和軟件功能等方面進行調整、推出新一代的ICP儀器,。由于高集成固體檢測器的普遍使用,，高配置計算機的引入，使儀器在結構上更加緊湊,、功能更加完善,，并在控制的可靠性、數據通用性上都有了質的飛躍,。
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