一、概述

电感耦合高频等离子体发射光谱法，是以电感耦合等离子焰炬(Inductively CoupledePlasma,简称ICP)为激发源的一类新型光谱分析方法。由于它的建立和发展，使得发射光谱法的分析性能获得了长足的发展。此法的优点是:检出限低，可达μg·L^-1数量级或更低，特别是对那些一般火焰中难以激发的元素，检出限要低好几个数量级;精密度高，分析浓度为检出限的50倍～100倍时，相对标准偏差可达≤1%;基体效应小;化学干扰少，线性分析范围宽，工作曲线的直线范围可达10⁴倍～10⁶倍;分析效率极高，在同一溶液中，可对多元素进行联合测定，多道的ICP直读光谱仪一分钟内可测数十种元素，单道顺序扫瞄ICP光谱仪每分钟可测数种元素不等;并可同时测定试样中的大量、中量和微量元素。

Babat较早地对电感耦合放电开展了研究。961年Rccd(T. B. Reed 1961)首先开创了在空气常压下，利用感应加热的原理和漩涡稳流技术产生稳定的等离子体的方法。1964年英国学者S. Greenfield(S. Greenfield等1964)等人和1965年Fassel( R. H. Wendt等人，1965)等人最先提出将ICP作为激发光源成功地用于光谱分析。从而开创了ICP在发射光谱分析上的应用历史。其后，许多科学工作者相继发表了许多论文，对ICP光派的激发机理、工作参考、仪器装置、分析应用等方面技术进行了深入研究。

我国在1974年开始研究和应用ICP技术。铁岭电子设备厂、北京地质服务公司和北京广播器材厂先后研制了自激式发生器推动了我国ICP-AES法的研究及应用。目前ICP-AES法在国际上已成为极为普遍、适用范围很广的常规分析方法，广泛地应用在与岩石、矿物、土壤、植物、生物、环境材料等有关的数十种元素的测定。

二、等离子体及等离子体光源基本概念

1、等离子体(Plasma)

等离子体是兰米尔((I. Langmuir)在1929年提出的，一般是指电离度较高的气体。这种气体含有大量的电子、离子、中性原子及分子等多种拉子，其正负电荷密度几乎相等。从整体看呈电中性，在近代物理学中把电离度大于0.1%的电离气体都称为等离子体。

等离子体可分为高温等离子体及低温等离子体两大类。当温度达到10⁶K～10⁸K的范围时，所有的气休分子和原子完全解离和电离，成为高温等离子体。当温度低于10⁵K时，气体只是部分电离，称为低温等离子体.ICP放电所产生的等离子体是低温等离子体。

低温等离子体又分为热等离子体和冷等离子体。当气体压力在一个大气压下，各种粒子(电子、正离子、原子、分子)的热运动动能趋于相近，气体温度、电子温度、激发温度、电离沮度基本相等，则称等离子体达到热力学平衡，这种等离子体称为热等离子体。Reed认为，Ar-ICP(氩等离子体光源)它是近似热平衡体系，以后，通过许多实验和理论探讨现在已能说明，上述各种温度不是一个数值，所以Ar-ICP是属于非热平衡体系。

2、等离子体光源

光谱分析用的等离子体光源有四种;电感藕合高频等离子体炬(ICP)、电感耦合微波等离子体炬(MIP)、直流等离子体喷焰(DCP)和电容耦合微波等离干体炬等。由于1CP的优点突出，所以发展最快。

ICP是利用高频感应加热原理，使流经石英管的工作气体电离，所产生的火焰状的等离子体。

三、ICP的形成

ICP形成过程就是气体电离的过程。为了形成稳定的ICP火焰必须具备3个条件;高频电磁场;工作气体〔一般常用氮气)及能维持气体稳定放电的石英炬管。石英炬管是形成ICP的场所，它是由三层同心的石英管组成，有三股氩气分别进入炬管:最外层气流称等离子体气流，它的作用把等离子体和石英管隔开，以免烧熔石英管，同时起到稳定等离子体的作用;中间管气流，是点然等离子体时通人的，称为辅助气流，等离子体火焰形成后即断掉，内管气流是载带试液，使其粉碎成气溶胶，又将气溶胶载入等离子体称为载气或进样气（图46-1）。将石英炬管插入高频电流的感应线圈的中心，高频电流在石英管内产生一个变化的轴向磁场，这时引入一点火花(俗称点火)，由于火花是由带电粒子组成的，它们在轴向磁场作用下高速运动，引起工作气休电离，从而形成更多的电子和离子。当电子和离子数目使气体有足够电导率时，导电的气体在高频磁场作用下，形成一个与感应线圈同心的涡流区，由于强大的电流产生的高热又把气体加热，从而形成火炬形状的等离子体即等离干炬。通常光谱分析实验室中常用交流电弧发生器的高频点火装置，来引燃ICP。

四、ICP的物理及光谱性质

ICP的物理性质和光谱性质是决定ICP-AES分析性能的基本因素。主要性质如下:

1、ICP的温度

ICP焰心的温度大大高于化学火焰的温度;当样品较粒子由中心通道进入等离子体达到感应圈上高度15mm～20mm时，它们在8000 K～5500 K的范围内(图46-2)滞留2ms的时间。较高的温度和较长的时间能使样品充分地原子化，甚至能破坏解离能大于7eV的分子健，如U-O,TH-O，因此它基本上能用于分析周期表中绝大多数的元素。

参考资料：土壤农业化学分析方法