电感耦合高频等离子体发射光谱分析（三）

样品经过化学处理制备成待测液，以气溶胶状态进入等离子体的中心通道，受热蒸发、原子化、电离和激发，各元素特定的辐射波长的光，射入仪器固定的元素通道，通过光学检测系统接收各元素的光信号，经分光后，将分析元素的发射光信号转变为电信号，放大信号与标准样品对比、计算机校正数据后，打印出各元家的分析结果。

七、ICP发射光谱仪的装置

1、ICP激发光源

1CP是一种利用高频感应激发的新型光源，称电感耦合高频等离子体(焰炬)。ICP装置由高频发生器和感应圈、炬管和供气系统、进样系统3部分组成。

高频发生器是产生等离子炬的能源，从功率输出的方式上划分，基本上可分为自激式和他激式两类，它们对于ICP光派起的作用完全一样。前常用板率为27.12 MHz或更高。最大输出功率通常用得较多的是2kW～4kW,感应圈为2匝～3匝水冷的铜管线圈。

炬管的主要作用是把等离子体放电与负载线圈分开以防止短路，并借助于通入的外气流带走等离子休的热量以及限制等离子休的大小等。炬管是形成ICP的核心部件，它的几何形状、结构参数以及工作状态都直接影响并决定着ICP-A ES法的分析性能(元素检出能力、分析精密度)，气流消耗量及操作是否简便。在ICP-AES法中一般要求炬管容易点燃并在较大的功率范围内和较大的载气流量下，炬焰仍能保持稳定，井且要求炬焰能经得起高浓度样品的喷射而不致熄灭，还要节省览气。它是由三层石英管制成的同心型结构。有3股氢气流分别进入炬管。

2、进样系统

进样方式对ICP-AES法的分析性能影响很大，试样导入ICP光旅的方法可分为溶液气溶胶进样、分开气化进样和固体粉末直接进样。我们通常用的为溶液气溶胶进样系统。即试液由蠕动泵以恒定的速度输入一个插在玻璃雾室前端的雾化器内。在氩载气流的作用下，雾化器将试样溶液以气溶胶形式喷入雾室。气溶胶中大颗粒的雾滴在雾室内冷凝并排出，仅仅只有最细的雾滴经过雾室送入雾室前上方的炬管内。试样雾滴进入等离子体后，受等离子体高温加热的作用，发出各个元素的特征光谱。

3、光学系统

光学系统是光谱仅的核心部分。ICP-AES法的良好性能，取决于与之匹配的光学系统是否具有相应的特性。目前商品ICP光源所用的光谱仪约分三类。即摄谱仪、光量计(多色仪)及程序扫描单色仪。

ICP摄谱仪是我国目前较为常用的仪器，它适用于同时测定多元素。

ICP光盘计也称多色仪，是ICP光电直读光谱仪两种基本类型中的一种，它是多道固定狭缝式的。在光谱仪的焦面上，按待测元素所选用谱线的波长位置，安装许多固定的光电倍增管作为检测器，在不同空间位置上同时接收许多分析元素的信号，其光道数可多达60道以上。一般都采用电子计算机进行程序控制和数据处理，它最大优点是分析速度快(一分钟可分析数十种元素)，样品用量少(几毫升)，因此是同时测定多元素最理想的方法之一。

1CP程序扫描单色仪

这是ICP光电直读光谱仪的另一种基本类型(单道扫描式)，这种仪器相当于出射狭缝在光谱仪的焦面上扫描移动(多由转动光栅或其他装置来操纵)。由计算机控制的程序扫描单色仪，具有较大的灵活性，操作人员只要正确设计出合适的程序，仪器可自动操作，给出所用分析元素谱线的峰值信号或分析结果，用于多元素的顺序分析。但比 ICP光量计耗时长，样品溶液用量多。

4、计算机工作站进行程序控制和数据处理。

八、分析技术

ICP光谱仪用于实际样品分析，要求操作人员须经过严格的技术训练，撑握仪器的原理及使用方法，选择分析的最佳工作参数，消除干扰因素，方能得到可靠的分析数据。

1、干扰问题

干扰问题是评价分析方法的重要指标之一。一般说来，ICP光源的干扰是比较少的，但仍然有一定干扰存在，而且在制定分析方法时，要注意扣除或避开千扰，才能得到理想的分析结果。

ICP光源中的干扰效应可分为:

(1)光谱于扰

包括谱线的重逫叠和连续背景干扰。在ICP光源中，光谱干扰是最重要的，主要是基本元素(这里是指土壤中大量存在的各种成分)强的发射，引起杂散光效应使背景增加。许多过渡元素具有复杂的光谱，当存在量较大时，亦能产生谱线重叠。

（2）物理于扰

试液的物理特性不同而引起的干扰。在ICP仪器中，气动雾化器的雾化效率，雾化后的气溶胶雾滴的直径大小和试液的粘度、表面张力、密度等多项物理因素对试液的提升且均有影响，它们的增加，试液的提升量随之降低。时存在“酸度效应”，溶液的酸度值及酸的种类均影响谱线强度及溶液的提升量，随酸浓度的增加谱线强度显著降低。

（3）化学干扰

由于1CP光源温度高达6000^oK，所以化学干扰不严重，可以不考虑。

（4）电离干扰

易电离的元素进入ICP后，激发温度和电离平衡也会发生变化，因而对分析结果造成一定影响，尤其是基体元素的影响不容忽视。

2、降低干扰效应的途径

经分析工作者长期实践，采用以下措施消除和降低各种干扰:

（1）选择ICP分析最佳折中条件(功率、载气流量、观测高度)

在ICP-A ES分析中，分析条件直接影响电子密度、激发温度、及其空间分布，它们对分析性能有明显的影响，这种影响极其复杂甚至相互矛盾，只能通过实验进行选择，进行综合平衡。取折中条件，获得强的检测能力，较小的基体效应，及适于多元素的同时测定。

（2）标准样品与分析样品酸浓度要匹配

标准样品与分析样品高含量成分浓度要匹配。样品受热蒸发、原子化、电离、激发过程十分复杂影响谱线强度，因此只能用与分析样品成分尽可能相似的标准样品来降低基体干扰效应，标准样品的制备，可采取两种方式;

一种是选用与待测样品基体成分及含量相近似的土壤标准样品或沉积物的标准样品制备成标准溶液，以便消除基休干扰。标准样品与待测样品同样的方法处理，制备成溶液，该溶液中待测元素的推荐值，作为标准样品成分的含量，它比人工合成的标准样品更为优越，既简便又切合实际。

参考资料：土壤农业化学分析方法