第一部分icp發(fā)射光譜儀的構(gòu)成

1、第一部分第一部分ICPICP發(fā)射光譜儀的構(gòu)成發(fā)射光譜儀的構(gòu)成一、一、ICPICP的構(gòu)成的構(gòu)成ICP分光器檢測器數(shù)據(jù)處理R.F發(fā)生器溶液溶液霧化霧化發(fā)光發(fā)光元素元素光電信號電信號結(jié)果結(jié)果二、進樣系統(tǒng)二、進樣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)是ICP儀器中極為重要的部分，也是ICP光譜分析研究中最活躍的領(lǐng)域，按試樣狀態(tài)不同可以分別用液體、氣體或固體直接進樣。21氣動霧化和超聲霧化進樣氣動霧化和超聲霧化進樣2.1.1氣動霧化器和超聲霧化器在ICP裝置中常采用氣動霧

2、化裝置，一般要求霧化器能采用較低的載氣流量，如0.51Lmin、具有較低的樣品提升量，如0.52mlmin、較高的霧化效率、記憶效應小、霧化穩(wěn)定性好，且適于高鹽分溶液霧化及較好耐腐蝕能力，這些要求給霧化器的設(shè)計、制造帶來苛刻的限制。ICP所用的氣動霧化器有兩種基本的結(jié)構(gòu)：同心型霧化器和正交型霧化器。在同心型霧化器上，通入試樣溶液的毛細管被一股高速的與毛細管軸相平行的氬氣流所包圍，見右圖。采用固定式結(jié)構(gòu)，具有不用調(diào)節(jié)、霧化效率較高、記憶效

3、應小、霧化穩(wěn)定性好、耐酸（HF除外）等優(yōu)點，但制作時各參數(shù)不易準確控制且毛細管容易堵塞。目前常用的商品化同心型霧化器有Meinhard和GE兩種品牌。新型的同心霧化器可以用不同的材料制造，以用于不同的目的，同時對高鹽量溶液的霧化性能也有較大的提高，例如：GE公司的海水霧化器能海水直接進樣而不堵塞。正交型（又稱交叉型）氣動霧化器的進液毛細管和霧化氣毛細管成直角，見左圖。過去常采用可調(diào)式結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)兩毛細管之間的距離，以獲得較好的霧化穩(wěn)定性，

4、但這種調(diào)節(jié)的人為因素很大，因此目前的正交型霧化器也大多采用固定式結(jié)構(gòu)。相對同心型霧化器而言，它比較牢靠、耐鹽性能較好，但霧化效率稍差。氣動霧化器溶液的提升，一般利用文丘里效應在進液毛細管未端形成負壓自動提升，溶液的提升受載氣的流量、壓力及溶液的粘度和密度的影響，采用蠕動泵來提升，可減小溶液物理性質(zhì)的影響及選擇合適提升量，有利于與等離子體系統(tǒng)相匹配。為適應高鹽分試樣的需要，Babington(巴比頓)設(shè)計了一種簡便而九種元素的檢出限可比氣

5、動霧化法降低12個數(shù)量級，已在衛(wèi)檢、環(huán)境及玩具檢測、鋼鐵等領(lǐng)域得到很好的應用。2.3固體進樣固體進樣固體進樣包括固體或粉末樣品直接氣化，然后將蒸氣或固體氣溶膠用載氣引入等離子體，以及把固體或粉未樣品直接送進或插進等離子體的方法。激光、控波火花、微電弧都可以成為固體或粉末樣品氣化的采樣裝置，并已有商品儀器出售，其采樣氣化原理與一般激光光源、火花和電弧光源并無什么不同。美國熱電公司的SSEA固體進樣技術(shù)（見下圖）采用控波火花燒蝕氣化技術(shù)，該

6、技術(shù)具有火花直讀光譜的快速、方便，又具有ICP光譜的寬線性范圍，已成功地應用于冶金、機械等分析領(lǐng)域，特別是在鋁及鋁合金分析、貴金屬雜質(zhì)分析等方面更現(xiàn)特色。屬于直接把固體和粉末送進或插進等離體的方法主要有雙高頻進樣法、射流展開法和樣品直接插入進樣法等。雙高頻進樣法是根據(jù)吹樣法原理，采用高頻放電產(chǎn)生的振動來驅(qū)動試樣周圍的空氣。使200目的粉末試樣變?yōu)閴m霧飛揚起來，并被從漏斗邊緣縫隙吹入的載氣引入ICP中心通道，這種裝置送樣量可達到70%，由

7、于進樣量多，曝光時間短，檢出限比電弧光源可降低12個數(shù)量級。射流展開法是采用類似水平電極電弧撒樣法的振動送樣器將14微米粒徑的粉末樣送入樣品管，借助來自底部毛細管的約0.3升分的載氣流將試樣吹進ICP中心通道，這種裝置送樣率可達100%，檢出限也可改善。但這兩種方法與吹樣法和撒樣法無本質(zhì)區(qū)別，很難保證樣品穩(wěn)定、均勻引入等離子體，以及因樣品顆粒及狀態(tài)不同影響試樣的蒸發(fā)。對于樣品直接進樣法是將120毫克的粉末樣品置于石墨電極小孔中，然后直接

8、插入ICP放電中心通道，這種方法對于易揮發(fā)元素，例如Na、Cu、Zn、Ga、In、Tl、Pb、As、Bi等檢出限可優(yōu)于碳電極小孔直流電弧法。從上面可以看出，固體進樣技術(shù)仍是ICP光譜分析的一個重要難題，特別是粉末進樣法，至今仍是一個不成熟的技術(shù)。三、電感耦合等離子體光源（三、電感耦合等離子體光源（ICP）31ICPICP光源的裝置及其形成光源的裝置及其形成炬管的組成：三層石英同心管組成（如右圖）。冷卻（等離子）氬氣以外管內(nèi)壁相切的方向進

9、入ICP炬管內(nèi)，有效地解決了石英管壁的冷卻問題。防止其被高溫的ICP燒熔。炬管置于高頻線圈的正中，線圈的下端距中管的上端24mm，水冷的線圈連接到高頻發(fā)生器的輸出端。高頻電能通過線圈耦合到炬管內(nèi)電離的氬氣中。當線圈上有高頻電流通過時，則在線圈的軸線方向上產(chǎn)生一個強烈振蕩的環(huán)形磁場如圖所示。開始時，炬管中的原子氬并不導電，因而也不會形成放電。當點火器的高頻火花放電在炬管內(nèi)使小量氬氣電離時，一旦在炬管內(nèi)出現(xiàn)了導電的粒子，由于磁場的作用，其運

10、動方向隨磁場的頻率而振蕩，并形成與炬管同軸的環(huán)形電流。原子、離子、電子在強烈的振蕩運動中互相碰撞產(chǎn)生更多的電子與離子。終于形成明亮的白色ArICP放電，其外形尤如一滴剛形成的水滴。在高度電離的ICP內(nèi)部所形成的環(huán)形渦流可看作只有一匝的變壓器次級線圈，而水冷的工作線圈則相當于變壓器的初級線圈，它們之間的耦合，使磁場的強度和方向隨時間而變化，受磁場加速的電子和離子不斷改變其運動方向，導致焦耳發(fā)熱效應并附帶產(chǎn)生電離作用。這種氣體在極短時間內(nèi)在