ICP原理

　　導(dǎo)讀：ICP是電感耦合高頻等離子光譜儀的簡(jiǎn)稱，它利用氬等離子體產(chǎn)生的高溫使用試樣完全分解形成激發(fā)態(tài)的原子和離子, 發(fā)射出特征的譜線。下面由小編帶大家深入了解由60年代開(kāi)始提出、70年代高速發(fā)展起來(lái)的一種分析方法。

ICP原理——簡(jiǎn)介

　　ICP是用于原子發(fā)射光譜的主要光源。具有環(huán)形結(jié)構(gòu)、惰性氣氛、電子密度高、溫度高等特點(diǎn)。

　　ICP還可以作為原子化器，如以空心陰極燈為光源，ICP為原子化器的原子熒光光譜儀。以ICP為中心，在周圍安裝多個(gè)檢測(cè)單元(每一元素配一個(gè)檢測(cè)單元),形成了多元素分析系統(tǒng)。ICP作為原子化器最大的優(yōu)點(diǎn)在于原子化器具有很高的溫度，多種元素都可得到很好地原子化，散射問(wèn)題也得到克服.由計(jì)算機(jī)控制，燈電源順序地向各檢測(cè)單元的空心陰極燈供電(2,000次/秒),所產(chǎn)生的熒光由相應(yīng)的光電倍增管檢測(cè)，光電轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)在放大后由計(jì)算機(jī)處理，并報(bào)出各元素的分析結(jié)果。

　　用ICP做激發(fā)光源具有檢出限低、線性范圍廣、電離和化學(xué)干擾少、準(zhǔn)確度和精密度高等分析性能.

ICP原理——特點(diǎn)

　　ICP光源與經(jīng)典光譜法相比有以下優(yōu)點(diǎn)：

　?、瘢?ICP發(fā)射光譜法具有同時(shí)或順序多元素測(cè)定能力，特別是固體成像檢測(cè)器的開(kāi)發(fā)和使用及全譜直讀光譜儀的商品化更增強(qiáng)了它的多元素同時(shí)分析的能力。

　?、颍?因?yàn)镮CP光源具有良好的原子化、激發(fā)和電離能力，所以它具有很好的檢出限。對(duì)于多數(shù)元素，其檢出限一般為0.1～100ng/ml。

　?、螅?ICP發(fā)射光譜法的分析校正曲線具有很寬的線性范圍，在一般場(chǎng)合為5個(gè)數(shù)量級(jí)，好時(shí)可達(dá)6個(gè)數(shù)量級(jí)。

　?、簦河捎贗CP發(fā)射光譜法在一般情況下無(wú)須進(jìn)行基體匹配且分析校正曲線具有很寬的線性范圍，所以它操作簡(jiǎn)便易于掌握，特別是對(duì)于液體樣品的分析。

　?、酰?因?yàn)镮CP光源具有良好的穩(wěn)定性，所以它具有很好的精密度，當(dāng)分析物含量不是很低即明顯高于檢出限時(shí)，其RSD一般可在1%以下，好時(shí)可在0.5%以下。

　?、觯阂?yàn)镮CP發(fā)射光譜法受樣品基體的影響很小，所以參比樣品無(wú)須進(jìn)行嚴(yán)格的基體匹配，同時(shí)在一般情況下亦可不用內(nèi)標(biāo)，也不必采用添加劑，因此它具有良好的準(zhǔn)確度。這是ICP光譜法最主要的優(yōu)點(diǎn)之一。

　　ICP發(fā)射光譜有以上優(yōu)點(diǎn)以外也有一定的局限性，主要有以下：

　?、瘢?因目前的儀器價(jià)格尚比較高，所以前期投入比較大。

　?、颍簩?duì)于固體樣品一般需預(yù)先轉(zhuǎn)化為溶液，而這一過(guò)程往往使檢出限變壞。

　?、螅篒CP 發(fā)射光譜法如果不與其他技術(shù)聯(lián)用，它測(cè)出的只是樣品中元素的總量，不能進(jìn)行價(jià)態(tài)分析。

　?、簦阂?yàn)楣ぷ鲿r(shí)需要消耗大量氬氣，所以運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高。

ICP原理——工作過(guò)程

　　通常情況下，原子處于基態(tài)，在激發(fā)光作用下，原子獲得足夠的能量，外層電子由基態(tài)躍遷到較高的能級(jí)狀態(tài)即激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，其壽命小于10-8s，外層電子就從高能級(jí)向較低能級(jí)或基態(tài)躍遷。多余能量以電磁輻射的形式發(fā)射出去，這樣就得到了發(fā)射光譜。原子發(fā)射光譜是線狀光譜。

　　譜線波長(zhǎng)與能量的關(guān)系如下：

　　式中E2、E1分別為高能級(jí)與低能級(jí)的能量，

　　λ為波長(zhǎng)，h為Planck常數(shù)，c為光速。

　　處于高能級(jí)的電子經(jīng)過(guò)幾個(gè)中間能級(jí)躍遷回到原能級(jí)，可產(chǎn)生幾種不同波長(zhǎng)的光，在光譜中形成幾條譜線。一種元素可以產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的譜線，它們組成該元素的原子光譜。不同元素的電子結(jié)構(gòu)不同，其原子光譜也不同，具有明顯的特征

　　由于待測(cè)元素原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)不同，因此發(fā)射譜線的特征不同，據(jù)此可對(duì)樣品進(jìn)行定性分析，而根據(jù)待測(cè)元素原子的濃度不同，因此發(fā)射強(qiáng)度不同，可實(shí)現(xiàn)元素的定量測(cè)定。

ICP原理——ICP形成原理

　　感應(yīng)線圈由高頻電源耦合供電，產(chǎn)生垂直于線圈平面的磁場(chǎng)。如果通過(guò)高頻裝置使氬氣電離，則氬離子和電子在電磁場(chǎng)作用下又會(huì)與其它氬原子碰撞產(chǎn)生更多的離子和電子，形成渦流。強(qiáng)大的電流產(chǎn)生高溫，瞬間使氬氣形成溫度可達(dá)10000k的等離子焰炬。

　　焰火的三個(gè)溫度區(qū)域：

　　焰心區(qū)呈白色，不透明，是高頻電流形成的渦流區(qū)，等離子體主要通過(guò)這一區(qū)域與高頻感應(yīng)線圈耦合而獲得能量。該區(qū)溫度高達(dá)10000K。

　　內(nèi)焰區(qū)位于焰心區(qū)上方，一般在感應(yīng)圈以上10-20mm左右，略帶淡藍(lán)色，呈半透明狀態(tài)。溫度約為6000-8000K，是分析物原子化、激發(fā)、電離與輻射的主要區(qū)域。

　　尾焰區(qū)在內(nèi)焰區(qū)上方，無(wú)色透明，溫度較低，在6000K以下，只能激發(fā)低能級(jí)的譜線。

　　通過(guò)對(duì)ICP原理以及形成的介紹，相信大家對(duì)ICP這個(gè)詞不會(huì)陌生了，具體專業(yè)術(shù)語(yǔ)等則需要讀著自行翻閱相關(guān)資料。關(guān)于ICP的原理就介紹到這，希望對(duì)大家有幫助。