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ICP等离子光谱仪的电感耦合等离子体光谱原理
点击次数:772 发布时间:2016-01-19
   使用过ICP等离子光谱仪的客户应该知道,ICP等离子光谱仪的工作原理是电感耦合等离子体发射光谱仪原理。本文就给大家详细介绍下其原理以及优点。

  首先来了解下ICP,ICP即电感耦合等离子体是由高频电流经感应线圈产生高频电磁场,使工作气体形成等离子体,并呈现火焰状放电(等离子体焰炬),达到10000K的高温,是一个具有良好的蒸发-原子化-激发-电离性能的光谱光源。而且由于这种等离子体焰炬呈环状结构,有利于从等离子体中心通道进样并维持火焰的稳定;较低的载气流速(低于1L/min)便可穿透ICP,使样品在中心通道停留时间达2~3ms,可完全蒸发、原子化;ICP环状结构的中心通道的高温,高于任何火焰或电弧火花的温度,是原子、离子的zui佳激发温度,分析物在中心通道内被间接加热,对ICP放电性质影响小;ICP光源又是一种光薄的光源,自吸现象小,且系无电极放电,无电极沾污。这些特点使ICP光源具有优异的分析性能,符合于一个理想分析方法的要求。

  发射光谱分析方法只要将待测原子处于激发状态,便可同时发射出各自特征谱线同时进行测定。ICP等离子光谱仪是一种以电感耦合高频等离子体为光源的原子发射光谱装置。由高频发生器、等离子炬管、进样系统、分光系统、测光系统和数据处理系统组成。

  等离子炬管置于耦合线圈中心,内通冷却气、辅助气和载气,高频发生器向耦合线圈提供高频能量,在炬管中产生高频电磁场。用微电火花引燃,让部分氩气电离,产生电子和离子。电子在高频电磁场中获得高能量,通过碰撞把能量转移给氩原子,使之进一步电离,产生更多的电子和离子。当该过程像雪崩一样进行时,导电气体受高频电磁场作用,形成一个与耦合线圈同心的涡流区。强大的电流产生的高热把气体加热,从而形成火炬形状的可以自持的等离子体。

  等离子体焰炬分为三个区域:感应区、标准分析区和尾焰区。感应区在耦合线圈中心,温度达10000K;标准分析区位于感应区上方,这是光谱分析的取光区(或称测光区),温度达7000K左右;尾焰区在标准分析区上方。由于高频电流的趋肤效应,等离子体呈环状。试样气溶胶通过的是温度较低的中心通道,因此不易扩散到ICP火焰周围而形成产生自吸的冷蒸气层。

  试样由载气带入雾化系统进行雾化,以气溶胶形式进入轴内通道,在高温和惰性氩气气氛中,气溶胶微粒被充分蒸发、原子化、激发和电离。被激发的原子和离子发射出很强的原子谱线和离子谱线。分光检测系统和数据处理系统将各元素发射的特征谱线及其强度经过分光、光电转换、检测和数据处理,zui后由打印机输出各元素的含量。

  在ICP等离子光谱仪中,元素的光谱定量分析的依据与火焰发射光谱法相同。

  了解了ICP等离子光谱仪的原理后,我们总结出一些优点:

  1.ICP发射光谱法具有同时或顺序多元素测定能力,特别是固体成像检测器的开发和使用及全谱直读光谱仪的商品化更增强了它的多元素同时分析的能力。

  2.由于ICP发射光谱法在一般情况下无须进行基体匹配且分析校正曲线具有很宽的线性范围,所以ICP等离子光谱仪操作简便易于掌握,特别是对于液体样品的分析。

  3.因为ICP发射光谱法受样品基体的影响很小,所以参比样品无须进行严格的基体匹配,同时在一般情况下亦可不用内标,也不必采用添加剂,因此ICP等离子光谱仪具有良好的准确度。这是ICP光谱法zui主要的优点之一。

  4.因为ICP光源具有良好的原子化、激发和电离能力,所以ICP等离子光谱仪具有很好的检出限。对于多数元素,其检出限一般为0.1~100ng/L。

  5.因为ICP光源具有良好的稳定性,所以ICP等离子光谱仪具有很好的精密度,当分析物含量不是很低即明显高于检出限时,其RSD一般可在1%以下,好时可在0.5%以下。

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