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新闻详情

ICP-原子发射光谱知识要点

51
发表时间：2021-06-29 09:31
01
ICP-原子发射光谱发展


19世纪初，Brewster（布鲁斯特）等人从酒精灯的火焰中观察到了原子发射现象，并认识到原子发射光谱可以替代“繁琐的化学分析方法”

1877年，Gouy（古伊）证实了原子发射强度正比于样品量

1928年，Lundegardh（伦德加特）应用启动喷雾器和空气-乙炔火焰建立了定量分析的线性关系，出现了火焰光度分析法

20世纪40年代，电火花和电弧为光源为电源的光电直读发射光谱仪出现，克服了火焰发射光谱法只能用于少数几种元素溶液分析的局限性

20世纪60年代，原子吸收光谱法的建立，发射光谱法在分析化学中的作用下降

20世纪70年代，等离子体发射光谱仪的出现，使原子发射光谱再度发展起来，应用范围扩大。

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02
选择ICP-AES原理及构成


原子发射光谱分析是根据原子所发射的光谱来测定物质的化学组分的。不同的物质由不同元素的原子所组成，而原子都包含着一个结构紧密的原子核，核外围绕着不断运动的电子。
每个电子处在一定的能级上，具有一定的能量。在正常的情况下，原子处于稳定状态，它的能量是最低的，这个状态被称为基态。当原子在外界能量的作用下转变成气态原子，并使气态原子的外层电子激发至高能态。
当从较高的能级跃迁到较低能级时，原子将释放出多余的能量而发射出特征谱线。
对所产生的辐射经过摄谱仪器进行色散分光，按波长顺序记录在感光板上，就可呈现出有规则的谱线条，即光谱图。
然后根据所得的光谱图进行定性鉴定或定量分析。

当高频电源与围绕在等离子炬管外的负载感应线圈（用圆铜管或方铜管绕成2～5匝的水冷却线圈）接通时，高频感应电流流过线圈，产生轴向高频磁场。此时向炬管的外管内切线方向通入冷却气Ar，中层管内轴向（或切向）通入辅助气体Ar，并用高频点火装置引燃，使气体触发产生载流子（离子和电子）。当载流子多至足以使气体有足够的导电率时，在垂直于磁场方向的截面上产生环形涡电流。几百安的强大感应电流瞬间将气体加热至10000K，在管口形成一个火炬状的稳定的等离子炬。等离子炬形成后，从内管通入载气，在等离子炬的轴向形成一通道。由雾化器供给的试样气溶胶经过该通道由载气带入等离子炬中，进行蒸发、原子化和激发，产生原子发射光谱，经过检测器检测，对试样中元素进行定性定量分析。


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等离子体（Plasma）是指电离了的但在宏观上呈电中型的气体。这些等离子体的力学性质（可压缩性，气体分压正比于绝对温度等）与普通气体相同，但由于带电粒子的存在，其电磁学性质却与普通中性气体相差甚远。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，是电的良导体。采用频率为7~50兆赫的高频电源感应加热原理，将气体（Ar、N2、空气等）加热、电离，并在管口形成一个火炬状的稳定的等离子体焰炬（ICP：Inductively   Coupled   Plasma   torch），如图1所示。

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电感耦合等离子体的形成：

1、高频电流产生电磁场，通过电磁感应在被电离的气体中产生感应电流，加热气体，把电能转换为气体分子，电子，离子的动能；

2、电火花点火，雪崩电离形成等离子体；

3、稳定的高频电源和气流供给，三股气流作用：


外管气：8－20L/min，形成等离子体，冷却；

中管气：0－2L/min，辅助形成等离子体，保护中管；

载气：0.4-1L/min，雾化样品，保护中心管；


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