1、電感耦合等離子體(dnglzt)發(fā)射光譜（ICP-OES）共三十一頁目 錄1234發(fā)展(fzhn)歷程ICP-OES的原理(yunl)ICP-OES的構成ICP-OES的應用ICP-OES的聯(lián)用技術5共三十一頁1 發(fā)展(fzhn)歷程19世紀初，Brewster等從酒精燈的火焰中觀察到了原子發(fā)射現(xiàn)象，并認識到原子發(fā)射光譜可以替代“繁瑣的化學分析方法”1877年，Gouy證實了原子發(fā)射強度正比于樣品量1928年，Lundegardh應用(yngyng)啟動噴霧器和空氣-乙炔火焰建立了定量分析的線性關系，出現(xiàn)了火焰光度分析法20世紀40年代，電火花和電弧為光源為電源的光電直讀發(fā)射光譜儀出現(xiàn)，克服了

2、火焰發(fā)射光譜法只能用于少數(shù)幾種元素溶液分析的局限性20世紀60年代，原子吸收光譜法的建立，發(fā)射光譜法在分析化學中的作用下降20世紀70年代，等離子體發(fā)射光譜儀的出現(xiàn)，使原子發(fā)射光譜再度發(fā)展起來，應用范圍擴大共三十一頁原子發(fā)射光譜儀的發(fā)展歷程(lchng)就是尋找高溫穩(wěn)定光源的歷程(lchng) 火花(huhu)交流電弧電感耦合等離子體（ICP）微波誘導等離子體（MIP）火焰溫度：20003000K，穩(wěn)定性：很好溫度：40007000K，穩(wěn)定性：好溫度：40007000K，穩(wěn)定性：差溫度：60008000K穩(wěn)定性：很好直流電弧激光溫度：10000K，穩(wěn)定性：好溫度：10000K穩(wěn)定性：很好共三十

3、一頁1 發(fā)展(fzhn)歷程共三十一頁1 發(fā)展(fzhn)歷程IRIS Advantage1000型電感(din n)耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-AES)1998-10共三十一頁1 發(fā)展(fzhn)歷程iCAP6300型電感(din n)耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES)2007-10共三十一頁 2.1原子(yunz)發(fā)射光譜法分析原理原子發(fā)射光譜法是根據(jù)處于激發(fā)態(tài)的待測元素原子回到基態(tài)時發(fā)射的特征譜線對待測元素進行分析的方法(fngf)。原子發(fā)射光譜法包括了三個主要的過程，即： 由光源提供能量使樣品蒸發(fā)、形成氣態(tài)原子、并進一步使氣 態(tài)原子激發(fā)而產生光輻射； 將光源發(fā)出的復合光經單色

4、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。樣品激發(fā)檢測器分光2 ICP-OES的基本原理共三十一頁（1）原子光譜 線 簡稱原子線，標志 (I) 例Mg(I) 285.213nm （2） 離子光譜線 簡稱離子線，標志 (II) 例Mg(II) 279.553nm，產生離子線需要較高 的能量或較高的等離子體溫度，所需能量為電離能+激發(fā)(jf)能總和。（3）共振線 原子的外層能級間電子在其臨近的能級間躍遷所產生的譜線，當電子由 激發(fā)態(tài)返回基態(tài)所輻射譜線叫共振線，一般是原子線中該元素的最靈敏 的譜線，但在ICP光源中并不全是如此，因為有亞穩(wěn)態(tài)氬原子的作用。（4）自吸

5、收線 在光譜光源中，中心發(fā)出的輻射受到周圍該原子的基態(tài)原子所吸收，使 該譜線強度降低，這種現(xiàn)象叫自吸收。有較強自吸收的譜線叫自吸收 線, 自吸收線一般都是原子線，激發(fā)電位較低，例 Na 588.995nm， Mg 285.213nm，它們的標準曲線線性范圍較窄。標準曲線容易彎曲。2 ICP-OES的基本原理共三十一頁2 ICP-OES的基本原理2.2 ICP-OES定性原理 由于原子或離子的能級很多并且不同元素(yun s)的結構是不同的，因此，對特定元素(yun s)的原子或離子可產生一系列不同波長的特征光譜，通過識別待測元素(yun s)的特征譜線存在與否進行定性分析。共三十一頁2 ICP

6、-OES的基本原理2.3 ICP-OES定量(dngling)原理 Page 11 （1）光源中分析物激發(fā)態(tài)原子(yunz)(離子濃度)（2）譜線強度考慮到光源中自吸收譜線強度與濃度的關系Nn激發(fā)態(tài)原子（離子）濃度Anm遷幾率躍h光子N0基態(tài)原子濃度此式稱為Lomakin-Schiebe（羅馬金-賽伯）公式。式中b 是自吸系數(shù)，隨濃度C 增加而減小，當濃度很小而無自吸時，b = 1 共三十一頁Page 12 濃度(nngd)I強度(qingd)0CIC2.3 ICP-OES定量原理濃度小，無自吸 b=1共三十一頁2 ICP-OES的基本原理2.4 ICP-OES分析方法的特點（1）ICP-OE

7、S法首先是一種發(fā)射光譜分析方法，可以多元素同時測定；（2）ICP光源是一種光薄的光源，自吸現(xiàn)象小，所以ICP-OES法校正曲線 的線性范圍可達56個數(shù)量級,有的儀器甚至可以達到78個數(shù)量級；（3)ICP-OES法具有較高的蒸發(fā)、原子化和激發(fā)能力，且無電極放電，無電 極沾污；（4）ICP-OES法具有溶液進樣分析方法的穩(wěn)定性和測量精度（5）ICP-AES法采用相應的進樣技術可以對固、液、氣態(tài)(qti)樣品直接進行分析。（6）不足：對非金屬測定的靈敏度低，儀器昂貴，操作費用高。共三十一頁2 ICP-OES的基本原理有毒有害重金屬元素：As、Pb、Hg、Cd等，玩具、中藥材樣品；營養(yǎng)元素：K、Ca、

8、Na、Mg等，土壤、植物(zhw)葉子樣品；功能性元素：Cr、Ni、Mo等，不銹鋼產品；雜質元素分析，貴金屬金銀鈀樣品及紫銅、鍺樣品共三十一頁3 ICP-OES的構成(guchng) 共三十一頁3 ICP-OES的構成(guchng)3.1 進樣系統(tǒng)(xtng) 最新e-Neb電子霧化器共三十一頁 三層同心石英玻璃管矩管置于高頻感應線圈中，等離子體工作氣體Ar從管內通過，試樣在霧化器中霧化后，由中心管進入火焰，外層Ar氣從切線(qixin)方向進入，保護石英管不被燒熔，中層Ar氣用來點燃等離子體冷卻氣起冷卻作用，保 護石英炬管免被 高溫融化輔助氣“點燃”等離子體霧化氣形成樣品氣溶膠 將樣品氣溶

9、膠引 入ICP 對霧化器、霧化室、 中心管起清洗作用輔助(fzh)氣冷卻氣等離子體RF線圈霧化氣+ 樣品氣溶膠 環(huán)型電流3 ICP-OES的構成3.2 離子源 ICP共三十一頁正常(zhngchng)分析區(qū)初始(ch sh)輻射區(qū)3 ICP-OES的構成共三十一頁電感耦合等離子體(dnglzt)的形成（1）高頻電流產生電磁場，通過電 磁感應在被電離的氣體中產生 感應電流，加熱氣體，把電能轉 換為氣體分子，電子，離子的動 能；（2）電火花點火，雪崩電離形成等 離子體；（3）穩(wěn)定的高頻電源和氣流供給。 外管氣：8-20L/min，形成等離子體， 冷卻； 中管氣：0-2L/min，輔助形成等離子 體

10、，保中管；載 氣：0.4-1L/min，霧化樣品，保護 中心管。原子(yunz)M離子M-氣體MX氣溶膠M(H2O)+X-固體（MX）n3 ICP-OES的構成輔助氣冷卻氣等離子體 環(huán)型電流霧化氣+ 樣品氣溶膠共三十一頁3 ICP-OES的構成(guchng)溫度高，惰性氣氛，原子化條件好，有利于難熔化合物的分解和元素激發(fā)，有很高的靈敏度和穩(wěn)定性具有“趨膚效應”，即渦電流在外表面處密度大，使表面溫度高，軸心溫度低，中心通道進樣對等離子的穩(wěn)定性影響小，也可有效消除自吸現(xiàn)象，線性范圍寬（45個數(shù)量級）通道效應：由于切線(qixin)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

11、的載氣可以極容易地從圓錐形的ICP底部鉆出一條通道穿過整個ICP。樣品的霧滴在這個約7000K的高溫環(huán)境中很快蒸發(fā)、離解、原子化、電離并激發(fā)。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，因此被分析物質的原子可反復地受激發(fā)，故ICP光源的激發(fā)效率較高ICP中電子密度大，堿金屬電離造成的影響小，氬氣產生的背景干擾小ICP光源優(yōu)點共三十一頁3 ICP-OES的構成(guchng)要求：具有寬的工作波段，即較寬的波長范圍(fnwi)具有較高的色散能力和實際分辨能力;良好的波長定位精度，低的雜散光；良好的熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性，較快的檢測能力。 3.3 分光系統(tǒng) 選擇分辨出目的元素

12、的特征譜線共三十一頁3 ICP-OES的構成(guchng) Page 22 單道+多通道多通道全譜直讀攝譜儀平面(pngmin)光柵+相板 （1970）全譜，但不能直讀凹面光柵+光電倍增管直讀，但不能同時測量背景，不是全譜平面光柵+光電倍增管直讀，但不能同時測量背景，不是全譜中階梯光柵+固體檢測器單道掃描后全譜直讀時代全譜直讀開機即用電感耦合等離子體光譜儀的發(fā)展（ICP-OES）共三十一頁3 ICP-OES的構成(guchng)平面(pngmin)反射光柵分光系統(tǒng)適用于單通道掃描儀器，每次只能選擇一條光譜線作為分析線，檢測一種元素3.3 分光系統(tǒng)共三十一頁Page 24 3 ICP-OES的

13、構成(guchng)適合多道固定夾縫式儀器優(yōu)點：(1) 多達70個通道可選擇設置，同時進行多元素分析，這是其他金屬分析方法所不具備的；(2) 分析速度快，準確度高；(3) 線性范圍(fnwi)寬，45個數(shù)量級，高、中、低濃度都可分析；缺點：出射狹縫固定，各通道檢測的元素譜線一定凹面光柵分光系統(tǒng)3.3 分光系統(tǒng)共三十一頁3 ICP-OES的構成(guchng)全譜直讀儀器特點：測定每個元素可同時選用多條譜線；全譜掃描165nm800nm(3) 可在一分鐘內完成70個元素的定量測定；(4) 可在一分鐘內完成對未知樣品中多達70多元素的定性(dng xng)；(5) 1ml的樣品可檢測所有可分析元素

14、；(6) 扣除基體光譜干擾；(7) 全自動操作；(8) 分析精度：CV 0.5%。中階梯光柵+棱鏡3.3 分光系統(tǒng)共三十一頁3.4 檢測器陰極(ynj)3 ICP-OES的構成(guchng)作用：光電轉換、電流放大特點：靈敏度高（電子放大系數(shù)108109） 線性范圍寬 響應時間短光電倍增管電荷耦合陣列檢測器共三十一頁4 ICP-OES應用(yngyng)由于分析技術具有：1.多元素(yun s)同時分析測試的能力、2.較低的檢出限、3.較寬的線性范圍4.良好的精密度而廣泛應用于各個領域共三十一頁4 ICP-OES應用(yngyng)宋文嬌應用JYUltima電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀,通

15、過對各種最佳分析條件的探討和驗證,建立了HGICPAES測定生物(shngw)樣品中痕量鉛的分析方法。方法的檢出限為1ngmL-1,線性范圍0.0250.1gmL-1,回收率92104。用標準物質進行對照,其測定值均在給定的標準范圍之內。金通順等采用紙色譜分離技術，用ICP-OES法測定地質樣品中痕量Nb和Ta，有效地消除了基本元素干擾，提高了靈敏度。共三十一頁5 ICP-OES聯(lián)用技術(jsh)微波(wib)消解技術與ICP-OES結合在檢測中的應用色譜電感耦合等離子體發(fā)射光譜法聯(lián)用技術 氫化物發(fā)生-電感耦合等離子體發(fā)射光譜聯(lián)用技術 共三十一頁共三十一頁內容摘要電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）。2007-10。激發(fā)態(tài)返回基態(tài)所輻射譜線叫共振線，一般是原子線中該