1、ICP-OES基本理論基本理論 PerkinElmer 華西區技術支持華西區技術支持 楊日懷楊日懷Page 2 一、一、ICP發射光譜概述及分析原理發射光譜概述及分析原理Page 3 原子發射光譜的歷史原子發射光譜的歷史Page 4 原子發射光譜分析法的優點原子發射光譜分析法的優點Page 5 原子發射光譜法是根據處于激發態的待測元素原子回到基態時發射的特征原子發射光譜法是根據處于激發態的待測元素原子回到基態時發射的特征譜線對待測元素進行分析的方法。譜線對待測元素進行分析的方法。原子發射光譜法包括了三個主要的過程原子發射光譜法包括了三個主要的過程，即：，即： 由光源提供能量使樣品蒸發、形成氣態

2、原子、并進一步使氣由光源提供能量使樣品蒸發、形成氣態原子、并進一步使氣 態原子激發態原子激發而產生光輻射；而產生光輻射； 將光源發出的復合光經單色器分解成按波長順序排列的譜線，形成光譜；將光源發出的復合光經單色器分解成按波長順序排列的譜線，形成光譜； 用檢測器檢測光譜中譜線的波長和強度。用檢測器檢測光譜中譜線的波長和強度。 由于待測元素原子的能級結構不同，因此發射譜線的特征不同，據此由于待測元素原子的能級結構不同，因此發射譜線的特征不同，據此可對樣品進行定性分析；而根據待測元素原子的濃度不同，因此發射強度可對樣品進行定性分析；而根據待測元素原子的濃度不同，因此發射強度不同，可實現元素的定量測定

3、。不同，可實現元素的定量測定。Page 6 1913年年Bohr提出了原子結構學說，其要點如下：提出了原子結構學說，其要點如下： 電子繞核作圓周運行，可以有若干個分立的圓形軌道，在不同軌道上運行的電子繞核作圓周運行，可以有若干個分立的圓形軌道，在不同軌道上運行的電子處于不同的能量狀態。在這些軌道上運行的電子不輻射能量，即處于定電子處于不同的能量狀態。在這些軌道上運行的電子不輻射能量，即處于定態。在多個可能的定態中，能量最低的態叫基態，其它稱為激發態態。在多個可能的定態中，能量最低的態叫基態，其它稱為激發態 原子可以由某一定態躍遷至另一定態。在此過程中發射或吸收能量，兩態之原子可以由某一定態躍遷

4、至另一定態。在此過程中發射或吸收能量，兩態之間的能量差等于發射或吸收一個光子所具有的能量，即間的能量差等于發射或吸收一個光子所具有的能量，即: h =E2-E1 上式稱為上式稱為Bohr頻率條件頻率條件。式中，。式中，E2 E1。如。如E2為起始態能量，則發射輻射；為起始態能量，則發射輻射；如如E2為終止態能量，則吸收輻射。為終止態能量，則吸收輻射。h為為planck常數（常數（6.626210-34JS）。）。 原子可能存在的定態只能取一些不連續的狀態，即電子只能沿著特定的軌道原子可能存在的定態只能取一些不連續的狀態，即電子只能沿著特定的軌道繞核旋轉。在這些軌道上，電子的軌道運動角動量繞核旋

5、轉。在這些軌道上，電子的軌道運動角動量P 必須等于必須等于h/2 的正整數的正整數倍。即倍。即: P = nh/2 （n=1，2，3） 此式稱為此式稱為Bohr量子化規則量子化規則，n稱為主量子數據。稱為主量子數據。Page 7 + 激發激發Page 8 n電子返回低能級電子返回低能級n發出特定波長的光發出特定波長的光 D DE=k/l l k =12400 =12400光光+ 發射發射Page 9 n多種能量傳輸n發射光取決于能級間能量差返回基態發出光+激發態DE = h = hc/l h = Plancks 常數, = 頻率, c = 光速, l = 波長 原子光譜的產生原子光譜的產生Pa

6、ge 10 激發發射能量 離子激發態 離子基態abcda,b激發c 電離d 離子激發efghe 離子發射f,g,h 原子發射 激發態 l 4l 3l 2l 1 能級圖能級圖Quantitation in Atomic Emission電感耦合等離子體發射光譜儀系統電感耦合等離子體發射光譜儀系統光譜儀系統光譜儀系統檢測器檢測器光學傳遞光學傳遞等離子炬管等離子炬管等離子炬等離子炬蠕動泵蠕動泵霧化室霧化室氬氣氬氣樣品樣品高頻發生器高頻發生器數據系統數據系統微處理器微處理器和電子控制系統和電子控制系統廢液口廢液口霧化器霧化器樣品噴射管樣品噴射管原子發射光譜儀的發展歷程就是尋找高溫穩定光源的歷程 火花火

7、花交流電弧交流電弧電感耦合等離子體（電感耦合等離子體（ICP）微波誘導等離子體（微波誘導等離子體（MIP）火焰火焰溫度：溫度：20003000K，穩定性：很好，穩定性：很好溫度：溫度：40007000K，穩定性：好，穩定性：好溫度：溫度：40007000K，穩定性：差，穩定性：差溫度：溫度：60008000K穩定性：很好穩定性：很好直流電弧直流電弧激光激光溫度：溫度：10000K，穩定性：好，穩定性：好溫度：溫度：10000K穩定性：很好穩定性：很好Page 14 電感耦合等離子體電感耦合等離子體 ICP 溫度高達6000-10000K 工作氣體氬氣 溶液進樣 檢出限低 穩定性好 線性范圍寬

8、ICP- OES 多元素測定Page 15 ICP光源主要優點是：光源主要優點是： 檢出限低：許多元素可達到檢出限低：許多元素可達到1ug/L的檢出限的檢出限 測量的動態范圍寬：測量的動態范圍寬：5-6個數量級個數量級 準確度好準確度好 基體效應小：基體效應小：ICP是一種具有是一種具有6000-7000K的高溫激發光源，樣品又經過化學的高溫激發光源，樣品又經過化學處理，分析用的標準系列很易于配制成與樣品溶液在酸度、基體成分、總鹽處理，分析用的標準系列很易于配制成與樣品溶液在酸度、基體成分、總鹽度等各種性質十分相似的溶液。同時，光源能量密度高，特殊的激發環境度等各種性質十分相似的溶液。同時，光

9、源能量密度高，特殊的激發環境通道效應和激發機理，使通道效應和激發機理，使ICP光源具有基體效應小的突出優點。光源具有基體效應小的突出優點。 精密度高：精密度高：RSD0.5% 曝光時間短：一般只需曝光時間短：一般只需10-30秒秒 原子發射光譜分析所具有的多元素同時分析的特點與其他分析方法逐個元素原子發射光譜分析所具有的多元素同時分析的特點與其他分析方法逐個元素單獨測定相比，無論從效率的經濟，技術等方面都具有很大的特點。這也是單獨測定相比，無論從效率的經濟，技術等方面都具有很大的特點。這也是ICP原子發射光譜分析取得很大進展的原因之一。原子發射光譜分析取得很大進展的原因之一。Page 16 I

10、CP輔助氣輔助氣冷卻氣冷卻氣等離子體等離子體RF線圈線圈霧化氣霧化氣+ 樣品氣溶膠樣品氣溶膠 環型電流環型電流Page 17 炬管的組成：三層石英同心管組成（如上圖）。冷卻（等離子）氬氣以外管內壁相炬管的組成：三層石英同心管組成（如上圖）。冷卻（等離子）氬氣以外管內壁相切的方向進入切的方向進入ICP炬管內，有效地解決了石英管壁的冷卻問題。防止其被高溫的炬管內，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燒熔。炬管置于高頻線圈的正中，線圈的下端距中管的上端2-4mm，水冷的線圈連，水冷的線圈連接到高頻發生器的輸出端。高頻電能通過線圈耦合

11、到炬管內電離的氬氣中。當線圈接到高頻發生器的輸出端。高頻電能通過線圈耦合到炬管內電離的氬氣中。當線圈上有高頻電流通過時，則在線圈的軸線方向上產生一個強烈振蕩的環形磁場如圖所上有高頻電流通過時，則在線圈的軸線方向上產生一個強烈振蕩的環形磁場如圖所示。開始時，炬管中的原子氬并不導電，因而也不會形成放電。當點火器的高頻火示。開始時，炬管中的原子氬并不導電，因而也不會形成放電。當點火器的高頻火花放電在炬管內使小量氬氣電離時，一旦在炬管內出現了導電的粒子，由于磁場的花放電在炬管內使小量氬氣電離時，一旦在炬管內出現了導電的粒子，由于磁場的作用，其運動方向隨磁場的頻率而振蕩，并形成與炬管同軸的環形電流。原子

12、、離作用，其運動方向隨磁場的頻率而振蕩，并形成與炬管同軸的環形電流。原子、離子、電子在強烈的振蕩運動中互相碰撞產生更多的電子與離子。終于形成明亮的白子、電子在強烈的振蕩運動中互相碰撞產生更多的電子與離子。終于形成明亮的白色色Ar-ICP放電，其外形尤如一滴剛形成的水滴。在高度電離的放電，其外形尤如一滴剛形成的水滴。在高度電離的ICP內部所形成的環內部所形成的環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于變壓器的初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于變壓器的初級線圈，它們之間的耦合，使磁場的強度和方向隨時間而變化，受磁場加速的電子級線圈，它們之間的耦合

13、，使磁場的強度和方向隨時間而變化，受磁場加速的電子和離子不斷改變其運動方向，導致焦耳發熱效應并附帶產生電離作用。這種氣體在和離子不斷改變其運動方向，導致焦耳發熱效應并附帶產生電離作用。這種氣體在極短時間內在石英的炬管內形成一個新型的穩定的極短時間內在石英的炬管內形成一個新型的穩定的“電火焰電火焰”光源。光源。 樣品經霧化器被氣動力吹散擊碎成粒徑為樣品經霧化器被氣動力吹散擊碎成粒徑為1-10um之間的細粒截氬氣由中心管注入之間的細粒截氬氣由中心管注入ICP中，霧滴在進入中，霧滴在進入ICP之前，經霧化室除去大霧滴使到達之前，經霧化室除去大霧滴使到達ICP的氣溶膠微滴快速地的氣溶膠微滴快速地去溶、

14、蒸發和原子化。去溶、蒸發和原子化。 Page 18 ICP光源的氣流光源的氣流 ICP光源自問世以來主要是在氬氣氛中工作的，三股氣流所起的作用各不相光源自問世以來主要是在氬氣氛中工作的，三股氣流所起的作用各不相同，它們分別是：同，它們分別是： 冷卻氣：沿切線方向引入外管，它主要起冷卻作用，保護石英炬管免被高溫冷卻氣：沿切線方向引入外管，它主要起冷卻作用，保護石英炬管免被高溫所熔化，使等離子體的外表面冷卻并與管壁保持一定的距離。其流量約為所熔化，使等離子體的外表面冷卻并與管壁保持一定的距離。其流量約為0-20L/min，視功率的大小以及炬管的大小、質量與冷卻效果而定，冷卻氣也，視功率的大小以及炬

15、管的大小、質量與冷卻效果而定，冷卻氣也稱等離子氣。稱等離子氣。 輔助氣：通入中心管與中層管之間，其流量在輔助氣：通入中心管與中層管之間，其流量在0-2L/mim，其作用是，其作用是“點燃點燃”等離子體，并使高溫的等離子體，并使高溫的ICP底部與中心管，中層管保持一定的距離，保護中底部與中心管，中層管保持一定的距離，保護中心管和中層管的頂端，尤其是中心管口不被燒熔或過熱，減少氣溶膠所帶的心管和中層管的頂端，尤其是中心管口不被燒熔或過熱，減少氣溶膠所帶的鹽分過多地沉積在中心管口上。另外它又起到抬升鹽分過多地沉積在中心管口上。另外它又起到抬升ICP，改變等離子體觀察，改變等離子體觀察度的作用。度的作

16、用。 霧化氣：也稱載氣或樣品氣，作用之一是作為動力在霧化器將樣品的溶液轉霧化氣：也稱載氣或樣品氣，作用之一是作為動力在霧化器將樣品的溶液轉化為粒徑只有化為粒徑只有1-10um的氣溶膠，作用之二是作為載氣將樣品的氣溶膠引入的氣溶膠，作用之二是作為載氣將樣品的氣溶膠引入ICP，作用之三是對霧化器、霧化室、中心管起清洗作用。霧化氣的流量一，作用之三是對霧化器、霧化室、中心管起清洗作用。霧化氣的流量一般在般在0-2L/min。Page 19 等離子體（等離子體（Plasma）一詞首先由一詞首先由Langmuir在在1929年提出，目前一年提出，目前一般指電離度超過般指電離度超過0.1%被電離了的氣體，

17、這種氣體不僅含有中性原子被電離了的氣體，這種氣體不僅含有中性原子和分子，而且含有大量的電子和離子，且電子和正離子的濃度處于平和分子，而且含有大量的電子和離子，且電子和正離子的濃度處于平衡狀態，從整體來看是處于中性的。從廣義上講像火焰和電弧的高溫衡狀態，從整體來看是處于中性的。從廣義上講像火焰和電弧的高溫部分、火花放電、太陽和恒星表面的電離層等都是等離子體。部分、火花放電、太陽和恒星表面的電離層等都是等離子體。 等離子體可以按溫度分為高溫等離子體和低溫等離子體兩大類。當溫等離子體可以按溫度分為高溫等離子體和低溫等離子體兩大類。當溫度高達度高達106-108K時，所有氣體的原子和分子完全離解和電離

18、，稱為高時，所有氣體的原子和分子完全離解和電離，稱為高溫等離子體；當溫度低于溫等離子體；當溫度低于105K時，氣體部分電離，稱為低溫等離子時，氣體部分電離，稱為低溫等離子體。體。 Page 20 ICP光源的特性光源的特性 趨膚效應趨膚效應：高頻電流在導體上傳輸時，由于導體的寄生分布電感的作用，：高頻電流在導體上傳輸時，由于導體的寄生分布電感的作用，使導線的電阻從中心向表面沿半徑以指數的方式減少，因此高頻電流的傳使導線的電阻從中心向表面沿半徑以指數的方式減少，因此高頻電流的傳導主要通過電阻較小的表面一層，這種現象稱為趨膚效應。等離子體是電導主要通過電阻較小的表面一層，這種現象稱為趨膚效應。等離

19、子體是電的良導體，它在高頻磁場中所感應的環狀渦流也主要分布在的良導體，它在高頻磁場中所感應的環狀渦流也主要分布在ICP的表層。的表層。從從ICP的端部用肉眼即可觀察到在白色圈環中有一亮度較暗的內核，俗稱的端部用肉眼即可觀察到在白色圈環中有一亮度較暗的內核，俗稱“炸面圈炸面圈”結構。這種結構提供一個電學的屏蔽筒，當試樣注入結構。這種結構提供一個電學的屏蔽筒，當試樣注入ICP的通的通道時不會影響它的電學參數，從而改善了道時不會影響它的電學參數，從而改善了ICP的穩定性。的穩定性。 S=1/(f)1/2 ( S: 趨膚層深度趨膚層深度 f: 高頻電源頻率高頻電源頻率) 通道效應：通道效應：由于切線氣

20、流所形成的旋渦使軸心部分的氣體壓力較外周略低，由于切線氣流所形成的旋渦使軸心部分的氣體壓力較外周略低，因此攜帶樣品氣溶膠的載氣可以極容易地從圓錐形的因此攜帶樣品氣溶膠的載氣可以極容易地從圓錐形的ICP底部鉆出一條通底部鉆出一條通道穿過整個道穿過整個ICP。通道的寬度約。通道的寬度約2mm，長約，長約5cm。樣品的霧滴在這個約。樣品的霧滴在這個約7000K的高溫環境中很快蒸發、離解、原子化、電離并激發。即通道可使的高溫環境中很快蒸發、離解、原子化、電離并激發。即通道可使這四個過程同時完成。由于樣品在通過通道的時間可達幾個毫秒，因此被這四個過程同時完成。由于樣品在通過通道的時間可達幾個毫秒，因此被

21、分析物質的原子可反復地受激發，故分析物質的原子可反復地受激發，故ICP光源的激發效率較高。光源的激發效率較高。Page 21 當有高頻電流通過線圈時，當有高頻電流通過線圈時，產生軸向磁場，這時若用高產生軸向磁場，這時若用高頻點火裝置產生火花，形成頻點火裝置產生火花，形成的載流子（離子與電子）在的載流子（離子與電子）在電磁場作用下，與原子碰撞電磁場作用下，與原子碰撞并使之電離，形成更多的載并使之電離，形成更多的載流子，當載流子多到足以使流子，當載流子多到足以使氣體有足夠的導電率時，在氣體有足夠的導電率時，在垂直于磁場方向的截面上就垂直于磁場方向的截面上就會感生出流經閉合圓形路徑會感生出流經閉合圓

22、形路徑的渦流，強大的電流產生高的渦流，強大的電流產生高熱又將氣體加熱，瞬間使氣熱又將氣體加熱，瞬間使氣體形成最高溫度可達體形成最高溫度可達10000K的穩定的等離子炬。感應線的穩定的等離子炬。感應線圈將能量耦合給等離子體，圈將能量耦合給等離子體，并維持等離子炬。當載氣載并維持等離子炬。當載氣載帶試樣氣溶膠通過等離子體帶試樣氣溶膠通過等離子體時，被后者加熱至時，被后者加熱至6000-10000K，并被原子化和激發，并被原子化和激發產生發射光譜。產生發射光譜。Page 22 ICP各區域的溫度各區域的溫度Page 23 ICP各區域的分布各區域的分布 ICPICP發射過程發射過程等離子體等離子體(

23、電漿電漿)的分布的分布環狀結構可以分為若干區，各區的溫度不同，性狀不同，輻射也不同。環狀結構可以分為若干區，各區的溫度不同，性狀不同，輻射也不同。（1）焰心區）焰心區 感應線圈區域內，白色不透明的焰心，高頻電流形成的渦流區，溫度感應線圈區域內，白色不透明的焰心，高頻電流形成的渦流區，溫度最高達最高達10000K，電子密度高。它發射很強的連續光譜，光譜分析應電子密度高。它發射很強的連續光譜，光譜分析應避開這個區域。試樣氣溶膠在此區域被預熱、蒸發，又叫避開這個區域。試樣氣溶膠在此區域被預熱、蒸發，又叫預熱區預熱區。等離子體等離子體(電漿電漿)的分布的分布（2）內焰區）內焰區 在感應圈上在感應圈上1

24、0 -20mm左右處，淡藍色半透明的炬焰，溫度約為左右處，淡藍色半透明的炬焰，溫度約為6000 -8000K。試樣在此原子化、激發，試樣在此原子化、激發， 然后發射很強的原子線和離子線。這是光譜分析所利用的區域，稱為然后發射很強的原子線和離子線。這是光譜分析所利用的區域，稱為測光區測光區。測光時在感應線圈上的高度稱為觀測高度。測光時在感應線圈上的高度稱為觀測高度。（3）尾焰區）尾焰區 在內焰區上方，無色透明，溫度低于在內焰區上方，無色透明，溫度低于6000K，只能發射激發電位較的只能發射激發電位較的譜線。譜線。Page 26 電感耦合等離子體光譜儀的發展（ICP-OES） 單道單道+多通道多通

25、道多通道多通道全譜直讀全譜直讀攝譜儀攝譜儀平面光柵平面光柵+相板相板 （1970）全譜，但不能直讀全譜，但不能直讀凹面光柵凹面光柵+光電倍增管光電倍增管直讀，但不能同時測量背景，不是全譜直讀，但不能同時測量背景，不是全譜平面光柵平面光柵+光電倍增管光電倍增管直讀，但不能同時測量背景，不是全譜直讀，但不能同時測量背景，不是全譜中階梯光柵中階梯光柵+固體檢測器固體檢測器單道掃描單道掃描后全譜直讀時代后全譜直讀時代全譜直讀全譜直讀開機即用開機即用Page 27 全譜直讀光譜儀簡圖全譜直讀光譜儀簡圖精湛的光學系統精湛的光學系統Page 28 光學系統光學系統EchelleFieldFlattenerU

26、V CameraSphereComputer-controlledMirrorICPTorchEntranceSlitFoldFlatSchmidtCrossDisperserParabolaVisiblePrismTelephoto LensOutputCCD SubarrayPage 30 Optima SCD Optical System ModulesDual-View Optics (Optima 5300DV shown)Transfer Optics Module Input Optics ModuleVIS Optics ModuleUV Optics ModulePage 3

27、1 兩維色散后的譜線排列兩維色散后的譜線排列Page 32 兩維色散后可見兩維色散后可見/紫外光譜分布紫外光譜分布0.1mmOne Subarray (shown sideways)Image Pattern on UV SCDWavelength within the OrderHighLowOrder NumberWavelengthHighLowLowHigh13012011010090807060Pb 220.353Cu 221.458P 177.433Sc 357.635Cross-Disperser Grating DispersionEchelle Grating Dispers

28、ion167nm403nmICP/OESICP/OES 測試流程圖測試流程圖離子線躍遷離子線躍遷 Ionisation Potential of ElementsFirst ionisation potential01020304050607080900510152025Atomic numberIonisation potential(eV)Ar 15. 75eVNO 9. 26eVH e 24. 58eVLiBeBCBaM gAlSiPSClKCaScVTiCrM nZnGaGeCuFeNiCoAsSeBrRbSrYZrNbM oTcRuRhPdAgCdInSnSbTeIXeCsNaLan

29、thanoidesH fTaWReO sIrPtAuH gTlPbBiPoRnRaAcNFK rH eONeArAr用用ArAr做工作氣體的優點：做工作氣體的優點：ArAr為單原子惰性氣體，不與試樣組份為單原子惰性氣體，不與試樣組份形成難離解的穩定化合物，也不象分形成難離解的穩定化合物，也不象分子那樣因離解而消耗能量，有良好的子那樣因離解而消耗能量，有良好的激發性能，本身光譜簡單。激發性能，本身光譜簡單。樣品進樣系統樣品進樣系統把樣品溶液轉變成氣溶膠把樣品溶液轉變成氣溶膠,通入等離子體中通入等離子體中樣品進樣條件通過電腦控制樣品進樣條件通過電腦控制根據不同的樣品及應用選擇根據不同的樣品及應用選

30、擇To ICP霧化器霧化器樣品樣品solution氬氣 To generate sample droplets by nebulization and to introduce only fine droplets in the plasma. 樣品進樣系統樣品進樣系統霧化系統霧化系統 霧化器霧化器Nebulizers 十字交叉霧化器十字交叉霧化器Cross flow Nebulizers 同心圓同心圓霧化器霧化器Gem-cone Nebulizers 超音波超音波霧化器霧化器UltraSonic NebulizersSampleAr nebulizer gasConcentric nebul

31、izerSampleAr nebulizer gasCross flow nebulizerCross-Flow NebulizerPE 標準配備標準配備 適用所有的樣品適用所有的樣品Meinhard Concentric Nebulizer 同心圓氣動霧化器同心圓氣動霧化器 Best Precision and Detection Limits 0.5% Precision D.L. 40 % lower than cross-flow Pump rate of 2 ml/min. Can clog easily Fairly fragile: Do not ultrasonicate Cl

32、ean with warm solution of 20% HNO3: Do not boil!Gem -Cone High Solid Nebulizer 同心圓高鹽霧化器同心圓高鹽霧化器 Can be used for most applications Oils Brines Viscous samples Plating baths Handles dissolved solids to 25 % (1 mm) Totally inert Pump rate of 2 ml/min.UltraSonic Nebulizer 超聲波霧化器超聲波霧化器 Uses 1.4 MHZ frequ

33、ency to shatter droplets to less than 5 microns. Extremely high efficiency 10 times standard system. Detection limits will improve 6 - 20 fold. High cost Does not handle high solids. 適于分析低含量的樣品，但樣品的基體含量也必須很低，適于分析低含量的樣品，但樣品的基體含量也必須很低，否則會帶來很大的記憶效應。與傳統的氣動霧化器相比，否則會帶來很大的記憶效應。與傳統的氣動霧化器相比，超聲霧化器的檢出限可以改善超聲霧化

34、器的檢出限可以改善10倍左右。倍左右。Spray Chambers Scott - Type Double Pass ChamberDroplet Size Distribution and Effect of Spray Chamberw w i it th h S Sp pr ra ay y C Ch ha am m b be er r23456789 10 11051015202530Particle Size ( um)(%)N No o S Sp pr ra ay y C Ch ha am m b be er r8 14 20 26 32 38 44 50 56 62 68 74 8

35、001020304050Particle Size ( um )(%)Scott Double-Pass Spray Chamber Separates the small droplets (10 microns) from the larger droplets Small droplets travel through center tube, large droplet drop out of center tube and into the drain 2 - 4% efficient Durable and inert Cleaned with 10-20% warm not bo

36、iling HNO3 Can run most any solvent 18Scott Spray ChamberVery efficient.40% higher efficiency than a Scott-TypeExcellent Rinse-out Detection limits improve by a factor of 2 over a Scott-Type Clean with hot mineral acids Cyclonic Spray ChamberCyclonic spray chamber Nebulizer Spray PatternsGoodConcent

37、ric PatternPulse evenly with pumpBadSkewedSputtering Daily cleaning After analyzing aqueous solutions, flush with deionized water, or 2% nitric acid, followed by deionized water. After analyzing organic solutions, flush using a clean solvent. Torch, Bonnet Injector, Spray Chamber Soak in 5-20% nitri

38、c acid or aqua regia; use an ultrasonic cleaner if available. O-Rings Clean with soap and water, rinse thoroughly. MaintenanceMaintenance GemTips forCross-FlowNebulizerClean with soap and water, rinse thoroughly; or use a 2% solution of nitric acid.GemTip orGemConeNebulizer/End CapAssemblyClean with

39、 soap and water; rinse thoroughly.Concentric Glass(MEINHARD)NebulizerDo not use an ultrasonic cleaner. Do not use cleaning wire. See Concentric Glass Nebulizer later in the manual.Injectors and End CapICP Injectors Sample injectors have different IDs for use with different solvents. The more volatil

40、e the solvent, use a smaller ID sample injector. 0.8, 1.2, 1.6 & 2.0 mm internal diameter完全快速完全快速-可調試樣品進樣系統可調試樣品進樣系統注射器注射器樣樣品品霧化系統霧化系統火火炬炬可調整的位置可調整的位置 進進氣氣口口便于拆卸的炬管模塊包含石英炬管、剛玉或者石英材料的入射管、霧室、便于拆卸的炬管模塊包含石英炬管、剛玉或者石英材料的入射管、霧室、霧化器和端帽，所有這些都集成在一個組件里。這個模塊可以快速地從霧化器和端帽，所有這些都集成在一個組件里。這個模塊可以快速地從進樣系統室中拆卸出來，可調

41、節的基座可以將炬管前后調節達進樣系統室中拆卸出來，可調節的基座可以將炬管前后調節達8mm。觀測方式觀測方式垂直觀測垂直觀測可根據分析元素調整觀測位置，可根據分析元素調整觀測位置，干擾比干擾比 水平觀測低，動態線性水平觀測低，動態線性范圍比水平也高范圍比水平也高1-2個數量級。個數量級。尤其是對于高鹽度或者復雜基體尤其是對于高鹽度或者復雜基體更為合適。更為合適。水平觀測水平觀測 雙向觀測雙向觀測-軸向觀測軸向觀測 (水平觀測水平觀測)DV Optics ICP 發射光源水平觀測反射鏡孔徑 反射鏡入口狹縫(part of Input Optics)Motorized adjustment aims

42、 Large Toroidal Mirror toward Axial Window for Axial View雙向觀測雙向觀測-徑向觀測徑向觀測球面鏡BaffleICP 發射光源平面鏡大環形反射鏡孔徑光蘭小環形反射鏡入口狹縫Motorized adjustment aims Large Toroidal Mirror toward Flat Mirror for Radial View觀測視窗觀測視窗Dual Viewl最佳方便性l同一個方法可以同時使用兩種觀測方式l簡化樣品稀釋步驟l提高線性動態范圍l最小基質干擾l最佳檢測極限Detailed View of Plasma Emissio

43、n ZonesPHZ (Pre Heating Zone)IRZ (Initial Radiation Zone)NAZ (Normal Analytical Zone) Dominantly Ionic Emission Primary zone for excited statesTail Plume NAZShear Gas PositionPHZIRZConcentrationEmission IntensityCalibration With Tail PlumeRemovednDecay to Ground State Emission IntensityConcentration

44、Self AbsorptionCalibration ViewedThrough Tail Plume等離子體剪切氣等離子體剪切氣 減少自吸帶 控制分析光路范圍 減少基質效應剪切氣位置剪切氣位置Shear GasPage 66 OPTIMA5X00DV開機程序開機程序通風，氬氣，空氣壓縮機，（吹掃用氮氣）水循環器接通OPTIMA5X00DV電源，啟動WINLAB32軟件待儀器初始化結束。（儀器初始化所須時間取決于儀器開機時初始溫度和實驗室環境溫度，不表示儀器好壞。）Page 67 吹掃氣（吹掃氣（Purge Gas） 當使用低于當使用低于190nm波長分析前，波長分析前，必須提前用必須提前用P

45、urge gas（氮氣）（氮氣）吹掃光學室和光學通道。吹掃光學室和光學通道。 吹掃速度分兩種，快速吹掃速度分兩種，快速8升升/分，分，常速常速1.5升升/分。分。 初次吹掃可以快速吹掃幾小時后初次吹掃可以快速吹掃幾小時后轉入常速。轉入常速。 定期吹掃光學室可以保護光學鏡定期吹掃光學室可以保護光學鏡面，避免不良氣體或水汽侵蝕。面，避免不良氣體或水汽侵蝕。Page 68 Diagnostics（診斷）（診斷）-光譜儀光譜儀System-Diagnostic-Spectrum 進入光譜儀診斷提供光譜儀Firmware版本，光學室溫度，檢測器溫度等光譜儀硬件信息。紀錄光譜儀工作流程。Page 69 D

46、iagnostics（診斷）（診斷）-RF GeneratorSystem-Diagnostic-RF Generator 進入射頻發生器診斷。提供射頻發生器Firmware版本，功率，氣體流量，霧化氣壓力等硬件信息。紀錄射頻發生器工作流程。Page 70 點等離子矩點等離子矩 點炬前先檢查蠕動泵進樣和排液，氣體壓力，通風，切割氣壓力，冷點炬前先檢查蠕動泵進樣和排液，氣體壓力，通風，切割氣壓力，冷卻水循環器。卻水循環器。 氬氣質量會影響點炬，實驗室留存一瓶氬氣質量會影響點炬，實驗室留存一瓶99.999%高純氬，在不能點炬高純氬，在不能點炬時使用。時使用。 點炬過程全部自動進行，操作人員可以通過

47、觀測窗觀測，意外情況時點炬過程全部自動進行，操作人員可以通過觀測窗觀測，意外情況時，按緊急紅色按鈕停止點炬過程。，按緊急紅色按鈕停止點炬過程。Page 71 點炬失敗的后續操作點炬失敗的后續操作 假如點炬失敗必須記錄當時顯示的信息。并根據信息提示檢查。假如點炬失敗必須記錄當時顯示的信息。并根據信息提示檢查。 點炬失敗必須報修前，在點炬失敗必須報修前，在Diagnostics（RF Generator）里）里Save Log 保存保存倆個文件（倆個文件（Black Box Log / Incident Log）并傳給維修工程師。兩個文件）并傳給維修工程師。兩個文件的路徑：的路徑：C：/PE/Te

48、mporary filePage 72 Page 73 手動設定氣體流量功率和進樣量手動設定氣體流量功率和進樣量 氣體流量，射頻功率和進樣量都可以手動設定。設定后按氣體流量，射頻功率和進樣量都可以手動設定。設定后按APPLY生效。生效。 分析樣品時這手動設定氣體流量功率和進樣量些參數自動轉為方法里設定的分析樣品時這手動設定氣體流量功率和進樣量些參數自動轉為方法里設定的參數。參數。 當需要在分析時采用與方法設定不同的參數，可以使用當需要在分析時采用與方法設定不同的參數，可以使用Override Method 。選用選用Override Method 時方法中相應參數值無效，方法原設定參數不變。時

49、方法中相應參數值無效，方法原設定參數不變。Page 74 Page 75 緊急按鈕的使用緊急按鈕的使用Emergency （緊急按鍵）在計算機意外鎖死或炬焰意外時迅速關斷等離子炬電源。按鍵按過后處在鎖定態，呈斷續閃光。再按一次鍵，可以釋放回正常態，不再閃光。使用過緊急按鈕后，除釋放其回到正常態外，還要在軟件中復位：System-Reset emergency plasma off-OK否則不能點炬。Page 76 光譜儀控制光譜儀控制(一）一）System-Spectrometer Control 進入光譜儀控制。吹掃氣，觀測，和光閘都可以手動控制。選用Override Method 可以使方

50、法中同類選擇作廢。觀察位置可以手動改變，一般都采用軸向（15，0），經向（15）Detector Calibration是指檢測器暗電流校準，結果會存入計算機。一般情況不需重復做。當重裝軟件后必須重做此校準。Page 77 光譜儀控制（二）光譜儀控制（二） Align View是校準入射光方向，使入射到狹縫的光強最大。在重裝炬是校準入射光方向，使入射到狹縫的光強最大。在重裝炬管后校準用。管后校準用。 校準時要使用校準時要使用1ppm Mn溶液或其他指定溶液，不能在噴純水條件下溶液或其他指定溶液，不能在噴純水條件下做此項校準。做此項校準。 在徑向和軸向分別做此項校準，儀器將自動保存校準結果。只有

51、在重在徑向和軸向分別做此項校準，儀器將自動保存校準結果。只有在重新安裝炬管后，才需要重新校準。新安裝炬管后，才需要重新校準。Page 78 光譜儀控制（三）光譜儀控制（三） 。 Wavelength Calibration 用于校準波長，分UV和VIS兩部分。校準時必須用隨機標準溶液。UV使用N0582152，VIS使用N9302946。當再次選此窗口時，顯示上次校準的時間和結果。波長校準結果存在計算機里，重裝軟件后必須重做此校準。Page 79 光譜儀控制（四）光譜儀控制（四） Hg Realign 是使用內置汞燈測量是使用內置汞燈測量253.652nm譜線，測量結果會糾正譜線，測量結果會糾

52、正因溫度的變化造成的譜線偏移，在室溫變化較大情況下，使用此功能因溫度的變化造成的譜線偏移，在室溫變化較大情況下，使用此功能有防止峰漂的明顯效果有防止峰漂的明顯效果 Hg 253.652nm的強度可能會變化，只能留作參考的強度可能會變化，只能留作參考Page 80 編輯方法編輯方法(一一 )編輯方法可采用軟件實時幫助：F1或者Help-Active Window HelpNew-Method 可以選擇有機/無機/特定條件，它會影響點炬的參數。鍵入元素和波長的幾種方法。分析元素和內標元素。Page 81 編輯方法（二）編輯方法（二）讀數參數：自動方式采用預曝光決定積分時間；人工方式采用用戶設定的積

53、分時間。介紹Read Delay 和 ReplicatesSever Window 不能改變，Auto Window是預曝光觀測的區間，可以改變。Sampler是指等離子矩的條件，介紹各參數。介紹Peristaltic 和 AutosamplerPage 82 編輯方法（三）編輯方法（三）Spectral Peak Processing 指光譜信息處理，一般采用峰面積/三點/背景校準點Define Standards 設定標樣系列。可以設定樣品空白，重校標樣點，標準曲線類型，是否扣除空白等功能。Check 和 OK QC 用于使用自動進樣器分析時，在線回收率測試和質量控制，請參考在線幫助（He

54、lp-Active Window Help）Page 83 編輯方法（四）編輯方法（四）Options 選擇結果顯示的內容，Save With Result 是把方法連同分析結果一起保存，請采用此方式。編輯完成的方法可以檢查：Edit Check Method ，可以按波長重新排列次序以節省分析時間：Edit Sort by Wavelength編輯完成的方法應被命名后保存，否則此方法產生的結果都不能被保存。Page 84 手動分析手動分析假如要保存結果須首先選擇數據組名稱：Open-在Name框內鍵入名稱-OK 樣品名稱直接鍵入ID框內，details可以輸入制樣參數，讓儀器計算固體樣的含量

55、。Read Delay Time 是指樣品從容器到達等離子矩并且穩定的時間，在方法里已設定。可以Override Method 后，在此重新設定。Page 85 結果顯示框結果顯示框選擇Result后會顯示結果框。Result顯示的項目是方法里OPTION內選定的。結果框會連續無選擇顯示分析結果，可以選擇其中頁面打印。清除全部顯示：Analysis-Clear Result DisplayPage 86 光譜圖顯示框光譜圖顯示框工具圖表的Spectrum可打開光譜圖顯示框，用來實時顯示分析時獲得的譜圖。由于顯示框可以實時反映樣品情況，建議在分析時同時打開光譜顯示框。要改變顯示的顏色和排列：Op

56、tion-Spectrum Display要清除顯示內容：Analysis-Clear Spectrum DisplayPage 87 檢查光譜框（一）檢查光譜框（一）工具欄內Examine 是用于檢查已經保存的光譜圖和設定MSF文件用。設定MSF文件請使用下列途徑獲取資料：Help-Contents and Index-鍵入MSF-DisplayData-select data set （即顯示已經儲存的數據組名稱）-選擇樣品名稱和元素名稱-顯示光譜圖Page 88 檢查光譜框（二）檢查光譜框（二）需要時重新移動光標線到峰高位置設定峰值：method-set peak wavelength需

57、要時添加，移動或去除背景校準點。把修改數據存回方法：1：導入原方法 File-Import from Result Library-選擇本數據組名稱-OK2：Method-Update method Parameters-Update and Save methodSet peak Wavelength將在以后使用該方法時對此波長進行額外定標，對其他方法或本方法其他元素的峰位不產生影響。Page 89 檢查光譜框（三）檢查光譜框（三） 移動光標到峰位后，假如使用移動光標到峰位后，假如使用Adjust Wavelength 會對檢測器重新會對檢測器重新標定，即把光標線位置定標為光譜圖上方的值，這

58、種定標會對以后所標定，即把光標線位置定標為光譜圖上方的值，這種定標會對以后所有方法和相鄰位置都有影響。執行時需慎重。有方法和相鄰位置都有影響。執行時需慎重。Page 90 自動進樣器分析（一）自動進樣器分析（一）自動進樣器分析須提前設置樣品信息：Saminfo-填入各個位置樣品信息-保存樣品信息文件使用自動分析須對分析中QC樣品和回收率試驗的結果進行評判和預置，Method的Checks和QC就是為此設置的，詳細請參考HelpPage 91 自動進樣分析（二）自動進樣分析（二）工具欄Auto用于自動分析，在Set Up頁鍵入方法名，樣品信息名和結果數據組名或不選用樣品信息文件，直接在Locat

59、ion框內鍵入XX-YY（表示分析從XX到YY位樣品）在Analysis頁內按Rebuild List產生新表后即可選擇做全部分析/只做標準曲線/只分析樣品。Analysis-Auto Sampler提供進樣針上提，下降，移到清洗位等快速功能。更詳細信息參考Help。Page 92 數據再處理（數據再處理（Reprocessing）（一）（一 ) Reprocessing是對已經儲存的分析數據在不同的條件下，重新處理是對已經儲存的分析數據在不同的條件下，重新處理以求得更好的結果。未儲存的數據不能再處理。以求得更好的結果。未儲存的數據不能再處理。 Reprocessing不修改原始的數據，原始數

60、據在操作系統里不允許作不修改原始的數據，原始數據在操作系統里不允許作修改。修改。 當光譜峰校準，移動背景校準點，改變標準曲線類型和峰面積點數等當光譜峰校準，移動背景校準點，改變標準曲線類型和峰面積點數等，可以對原始數據重新處理而不需要重新分析樣品。，可以對原始數據重新處理而不需要重新分析樣品。Page 93 數據再處理（數據再處理（Reprocessing）（二）（二） 數據再處理步驟：數據再處理步驟： 調入原方法：調入原方法：File-Import from result library-選擇數據組選擇數據組-OK Reproc-Browse-選擇數據組選擇數據組-Reprocess 經過再處理可以