(一)
等离子体(Plasma)是指电子和离子浓度处于平衡状态的电离的气体。这种气体不仅含有中性原子和分子,而且含有大量的电子和离子,因而等离子体是电的良导体,因其正、负电荷密度几乎相等,故从整体来看是电中性的。采用频率为7—50兆赫的高频电源感应加热原理,使流经石英管的工作气体(Ar、N2、空气等)电离所产生的火焰状的等离子体就是电感耦合高频等离子炬.
电感耦合高频等离子体发射光谱仪(ICP-AES)是以射频发生器提供的高频能量加到感应耦合线圈上,并将等离子炬管置于该线圈中心,因而在炬管中产生高频电磁场,用微电火花引燃,使通过炬管中的氩气电离,产生电子和离子而导电,导电的气体受高频电磁场作用,形成与耦合线圈同心的涡流区,强大的电流产生高热,从而形成火炬状的并可以自持的等离子体,由于高频电流的趋肤效应及内管载气的作用,使等离子体呈环状结构。样品由载气(氩气)带入雾化系统进行雾化后,以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道,在高温和惰性气氛中被充分蒸发、原子化、电离和激发,发射出所含元素的特征谱线,由光栅分光系统将各种组分原子发射的多种波长的光分解成光谱,并由光电倍增管接受。根据特征谱线的存在与否,鉴别样品中是否含有某种元素(定性),根据特征谱线强度确定样品中相应元素的含量(定量)。
(二) 电感耦合高频等离子体发射光谱仪的特点:
ICP-AES比常规的激发光源光谱仪具有许多优点:首先,分析速度快。多元素和常量、微量元素可同时进行分析。通常的发射光谱分析法不适用于测定样品中含量高的元素,如果通过方法研究满足了准确测定高含量元素的要求,则常不能满足微量元素的需要。采用电感耦合等离子体发射光谱分析方法成功地解决了这类问题。其分析步骤是首先选用适当的酸溶法或熔融法分解试样,继而制备成适于用ICP方法分析的溶液,然后即可通过雾化器直接喷入等离子体进行分析。其次,ICP-AES具有灵敏度高、检出限低的特点。对于溶液中的元素可检测的最低浓度一般是十亿分之几到千万分之几,即ppb级的检出限。再次,ICP-AES分析精密度好。对于痕量、微量和常量元素的测定,单次测定的相对标准偏差可达到千分之几到百分之几的水平。另外,ICP-AES还具有分析含量动态范围宽,工作曲线可达5-6个数量级以及极小的基体效应的特点。
(三)电感耦合高频等离子体发射光谱仪广泛的应用范围
(二) 电感耦合高频等离子体发射光谱仪的特点:
由于ICP光源具有优良的检测限、很高的分析精度、极为简便的操作及多元素同时测定的能力等一系列优点,其应用领域不断扩大,已逐渐成为现代光谱实验室必备的通用工具。由于计算机化的商品仪器大量进入实验室,促进了ICP光谱分析法在许多领域中的广泛应用。据统计ICP光谱技术已广泛应用于下列分析领域各类样品中无机成分的分析:1.冶金原料及产品。2.地质类,包括矿物、矿石、岩石、土壤等。3.生物类,包括血液、骨质、头发、组织和器官等。4.农业类,包括食用油、粮食、饮料、牛奶、肉类等。5.环境类,如大气粉尘、沉积物、地面水、工厂排放物、饮用水、海水、动物及植物、废水等。6.化学及化工类,如玻璃制品、药品、催化剂、食用化学品、稀土化合物、半导体试剂、电镀液、树脂等。7.能源类,如煤炭、煤灰、汽油、石油、煤油、液化气、沥青等。显然,上述分析样品类型,并不能代表ICP光源的全部应用领域,因为每年都有大量的ICP光源分析文献发表,应用范围也在日益扩大。
