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基本原理及應(yīng)用范圍:
電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜分析技術(shù),既具有原子發(fā)射光譜法的多元素同時(shí)測(cè)定優(yōu)點(diǎn),又具很寬線性范圍,可對(duì)主、次、痕量元素成分同時(shí)測(cè)定,適用于固、液、氣態(tài)樣品的直接分析,具有多元素、多譜線同時(shí)測(cè)定的特點(diǎn),是實(shí)驗(yàn)室元素分析的理想方法。主要包括高頻發(fā)生器和感應(yīng)線圈、等離子體矩管和工作氣體三部分。 在近代物理學(xué)中,把電離度大于0.1%電離氣體都稱為等離子體,也即電子和離子濃度 處于平衡狀態(tài)的電離氣體。等離子矩就是由等離子體形成的"電火炬"。
組成部分:
主要組成包括:進(jìn)樣系統(tǒng)、激發(fā)源、分光系統(tǒng)、檢測(cè)器和控制與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。
1.進(jìn)樣系統(tǒng)通常采用液體進(jìn)樣方式,其主要組成部分為蠕動(dòng)泵、霧化器和霧化室。
2.利用等離子體激發(fā)光源使試樣蒸發(fā)汽化,離解或分解為原子狀態(tài),原子可能進(jìn)一步電離成離子狀態(tài),原子及離子在光源中激發(fā)發(fā)光。
3.利用光譜儀器將光源發(fā)射的光分解為按波長(zhǎng)排列的光譜。
4.利用光電器件檢測(cè)光譜,按測(cè)定得到的光譜波長(zhǎng)對(duì)試樣進(jìn)行定性分析,按發(fā)射光強(qiáng)度進(jìn)行定量分析。
5.利用控制與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)和相應(yīng)軟件組成,實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的操作、各種參數(shù)調(diào)節(jié)和控制、測(cè)定及數(shù)據(jù)處理等。
ICP-OES優(yōu)點(diǎn)及對(duì)樣品的要求:
樣品要求:可直接上機(jī)測(cè)試的溶液約需提供10mL-20mL,要求中性偏酸、澄清透明、無任何雜質(zhì)、不含F(xiàn)離子及有機(jī)物;需處理的液體樣品提供5-10mL;固體樣品提供0.1-0.5g,固體樣品是粉末狀;樣品盡量多送,以防需要復(fù)測(cè);如有檢測(cè)方法、前處理方法可以提供,無方法則按照實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部方法測(cè)試,需提供樣品的具體信息,包括樣品名稱、成分、狀態(tài)、用途等;不接收易燃易爆劇毒和放射樣品。
優(yōu)點(diǎn):
可以快速同時(shí)進(jìn)行多元素分析;
靈敏度高(亞ppb~);
高精度(CV<1%);
具有較寬的線性動(dòng)態(tài)范圍(5~6個(gè)數(shù)量級(jí));
具有良好的精密度和重復(fù)性。
ICP-OES分析方法和特點(diǎn):
方法:
稀釋法:用高純?nèi)ルx子水或者無機(jī)酸(HNO3)稀釋至合適的濃度進(jìn)行測(cè)試。
濕分解法:用單一酸(HF, HNO3, HCl等)或者混酸(HNO3/HClO4/HF強(qiáng)氧化體系,HNO3/H2SO4/HClO4強(qiáng)氧化體系,HNO3/HCl體系)。
高壓分解法:可以提高難分解體系的分解,污染少,酸分解效率高,操作簡(jiǎn)單。
微波消解法:HNO3微波消解;HNO3/H2O2微波消解;HNO3/H2O2/HF微波消解,污染小、元素?fù)p失小、快速。
熔融分解法:可以分為堿金屬熔法(使用碳酸鹽、氫氧化物、過氧化物或硼酸鹽等);酸熔法(硫氰酸鹽和焦硫酸鹽,酸性氟化物和氟硼酸鹽,硼酸鹽和氧化硼)以及還原熔法(適用于貴金屬試金法)。
特點(diǎn):
1.多元素同時(shí)檢測(cè)能力:可以同時(shí)測(cè)定一個(gè)樣品中的多種元素。每一個(gè)樣品一經(jīng)激發(fā)后,不同元素都發(fā)射特征光譜,這樣就可同時(shí)測(cè)定多種元素。
2.選擇性好:每種元素因原子結(jié)構(gòu)不同,發(fā)射各自不同的特征光譜。在分析化學(xué)上,這種性質(zhì)上的差異,對(duì)于一些化學(xué)性質(zhì)極相似的元素具有特別重要的意義。例如鈮和鉭、鋯和鉿、幾十種稀土元素用其他方法分析都很困難,而發(fā)射光譜分析可以毫無困難地將它們區(qū)分開來并加以測(cè)定。
3.檢出限低:一般光源可達(dá)10~0.1ug/g(或ug.cm3),值可達(dá)1~0.01ug.電感耦合高頻等離子體(ICP)檢出限可達(dá)ng/g級(jí)。
4.準(zhǔn)確度較高:一般光源相對(duì)誤差約5%~10%,ICP相對(duì)誤差可達(dá)1%以下。
5.常見的非金屬元素如氧、硫、氮、鹵素等譜線在遠(yuǎn)紫外區(qū),目前一般的光譜儀尚無法檢測(cè);還有一些非金屬元素,如Te等,由于其激發(fā)電位高,靈敏度較低。