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(jìn)樣系統(tǒng)二、進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)樣。21氣動霧化和超聲霧化進(jìn)樣氣動霧化和超聲霧化進(jìn)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(yīng)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(jì)、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(xì)管被一股高速的與毛細(xì)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(yīng)小、霧化穩(wěn)定性好、耐酸（HF除外）等優(yōu)點(diǎn)，但制作時(shí)各參數(shù)不易準(zhǔn)確控制且毛細(xì)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(shí)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(jìn)樣而不堵塞。正交型（又稱交叉型）氣動霧化器的進(jìn)液毛細(xì)管和霧化氣毛細(xì)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(xì)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(yīng)在進(jìn)液毛細(xì)管未端形成負(fù)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(yīng)高鹽分試樣的需要，Babington(巴比頓)設(shè)計(jì)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(gè)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(yīng)用。2.3固體進(jìn)樣固體進(jìn)樣固體進(jìn)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(jìn)或插進(jìn)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(jìn)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(yīng)用于冶金、機(jī)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(jìn)或插進(jìn)等離體的方法主要有雙高頻進(jìn)樣法、射流展開法和樣品直接插入進(jìn)樣法等。雙高頻進(jìn)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(yáng)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(dá)到70%，由

7、于進(jìn)樣量多，曝光時(shí)間短，檢出限比電弧光源可降低12個(gè)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(xì)管的約0.3升分的載氣流將試樣吹進(jìn)ICP中心通道，這種裝置送樣率可達(dá)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(jìn)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(jìn)樣技術(shù)仍是ICP光譜分析的一個(gè)重要難題，特別是粉末進(jìn)樣法，至今仍是一個(gè)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(jìn)

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(dāng)線圈上有高頻電流通過時(shí)，則在線圈的軸線方向上產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)烈振蕩的環(huán)形磁場如圖所示。開始時(shí)，炬管中的原子氬并不導(dǎo)電，因而也不會形成放電。當(dāng)點(diǎn)火器的高頻火花放電在炬管內(nèi)使小量氬氣電離時(shí)，一旦在炬管內(nèi)出現(xiàn)了導(dǎo)電的粒子，由于磁場的作用，其運(yùn)

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(qiáng)烈的振蕩運(yùn)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(dāng)于變壓器的初級線圈，它們之間的耦合，使磁場的強(qiáng)度和方向隨時(shí)間而變化，受磁場加速的電子和離子不斷改變其運(yùn)動方向，導(dǎo)致焦耳發(fā)熱效應(yīng)并附帶產(chǎn)生電離作用。這種氣體在極短時(shí)間內(nèi)在