瓦里安icpms仪器原理ppt课件

1、Varian 700-ESVarian 700-ES系列系列全谱直读等离子发射光谱仪全谱直读等离子发射光谱仪培训讲义培训讲义 美国瓦里安公司中国南区市场部美国瓦里安公司中国南区市场部ICP-OES ICP-OES 根本原理根本原理概概 述述 原子发射光谱分析是一种已有一个世纪以上悠久历史的分析方法，原子发射光谱分析的进展，在很大程度上依赖于激发光源的改良。到了60年代中期，Fassel和Greenfield分别报道了各自获得的重要研讨成果，创建了电感耦合等离子体原子发射光谱新技术，这在光谱化学分析上是一次艰苦的突破，从此，原子发射光谱分析技术又进入一个崭新的开展时期。与此同时，其它等离子体光谱

2、分析技术直流等离子体、微波等离子体也得到了长足的提高。ICP-OESICP-OES能分析约能分析约7373种元素种元素原子光谱原理原子光谱原理物质被热激发成原子和离子丈量原子和离子吸收和发出的光即E=hv=hc/量子实际：吸收和发射发生在分立的能级能级和波长之间的对应关系原子吸收和发射能量原子吸收和发射能量原子基态原子基态原子激发态原子激发态hvhv吸收能量吸收能量外层电子外层电子hvhv能量发射能量发射原子发射能量表示图原子发射能量表示图a b c da b c dEo Eo 基态基态激发态激发态发射发射能量能量b ba ac cE3E3E2E2E1E1E E 离子化离子化吸收和发射吸收和发

3、射 BaBaNaNaFraunhoferFraunhofer吸收线吸收线发射线发射线l 元素定性分析元素定性分析190 nm190 nm900 nm900 nmCuCu原子发射光谱的定性原理原子发射光谱的定性原理量子力学根本实际量子力学根本实际:1原子或离子可处于不延续的能量形状，该形状可以光谱原子或离子可处于不延续的能量形状，该形状可以光谱项来描画；项来描画；2当处于基态的气态原子或离子吸收了一定的外界能量时，当处于基态的气态原子或离子吸收了一定的外界能量时，其核外电子就从一种能量形状基态跃迁到另一能量形其核外电子就从一种能量形状基态跃迁到另一能量形状激发态；状激发态；3处于激发态的原子或离

4、子很不稳定，经约处于激发态的原子或离子很不稳定，经约10-8秒便跃迁秒便跃迁前往到基态，并将激发所吸收的能量以一定的电磁波辐射前往到基态，并将激发所吸收的能量以一定的电磁波辐射出来；出来；4将这些电磁波按一定波长顺序陈列即为原子光谱线状将这些电磁波按一定波长顺序陈列即为原子光谱线状光谱；光谱；5由于原子或离子的能级很多并且不同元素的构造是不同由于原子或离子的能级很多并且不同元素的构造是不同的，因此，对特定元素的原子或离子可产生一系列不同波的，因此，对特定元素的原子或离子可产生一系列不同波长的特征光谱，经过识别待测元素的特征谱线存在与否进长的特征光谱，经过识别待测元素的特征谱线存在与否进展定性分

5、析。展定性分析。半定量半定量半定量是对样品中一些元素的浓度进展大致估算。与定量分析相比较，半定量希望经过较少地努力来大致得到许多元素的浓度。 一种半定量的方法是对许多元素进展一次曲线校正，并将规范曲线储存起来。然后在需求进展半定量时，直接采用原来的曲线对样品进展测试。结果会因仪器的飘移而产生误差或因样品基体的不同而产生误差，但对于半定量来说，可以接受。定量分析根底定量分析根底I = KNX其中：其中： I：光谱强度：光谱强度 K：常数：常数 N：原子浓度：原子浓度 X：接近：接近1的指数的指数全谱直读电感耦合等离子发射光谱仪全谱直读电感耦合等离子发射光谱仪任务方式：任务方式：经过一次测定经过一

6、次测定, ,同时记录样品中待测元素的一切发射谱线同时记录样品中待测元素的一切发射谱线, ,不论这些谱线是在紫外区，还是在可见区不论这些谱线是在紫外区，还是在可见区, ,也不论这些待也不论这些待测元素是高浓度或是低浓度，多能同时完成测定。测元素是高浓度或是低浓度，多能同时完成测定。性能特点：性能特点：1 1、由于具有同时记录待测元素的一切发射谱线的功能、由于具有同时记录待测元素的一切发射谱线的功能, ,所以，可以经过选择适宜的谱线，有效防止光谱干扰；所以，可以经过选择适宜的谱线，有效防止光谱干扰；2 2、同一元素，具有很多分析谱线，不同元素具有不同的、同一元素，具有很多分析谱线，不同元素具有不同

7、的灵敏度，高灵敏度谱线检测低含量的样品，低灵敏度谱灵敏度，高灵敏度谱线检测低含量的样品，低灵敏度谱线检测高浓度样品，所以有效地拓宽了分析的浓度范围；线检测高浓度样品，所以有效地拓宽了分析的浓度范围；3 3、分析速度极快；、分析速度极快；4 4、同时记录样品的背景信号，有效扣除背景影响，大大、同时记录样品的背景信号，有效扣除背景影响，大大改善分析精度。改善分析精度。何谓等离子体何谓等离子体高温气体；离子和电子云；整个等离子体呈电中性；RF发生器使电感线圈发生高频震荡磁场；RF发生器能量耦合到氩气中；高温达10000K。等离子体等离子体三圆同心玻璃管三圆同心玻璃管水冷的耦合线圈水冷的耦合线圈磁场磁

8、场 辅助气辅助气等离子体气等离子体气雾化气和样品气溶胶雾化气和样品气溶胶等离子体溫度等离子体溫度等离子体区域等离子体区域预热区预热区在电感线圈上方在电感线圈上方进展观测进展观测导入区导入区初始辐射区初始辐射区规范分析区规范分析区 等离子体尾焰等离子体尾焰 等离子体构成过程等离子体构成过程ICPICP炬构成过程炬构成过程1Tesla线圈-高频交变电流-交变感应磁场；2火花-氩气-气体电离-少量电荷-相互碰撞-雪崩景象-大量载流子；3数百安极高感应电流涡电流，Eddy current)-瞬间加热-到10000K-等离子体-内管通入氩气构成环状构造样品通道-样品蒸发、原子化、激发。ICPICP光源特

9、点光源特点1低检测限：蒸发和激发温度高；2稳定，精度高：高频电流-趋肤效应skin effect)-涡流外表电流密度大-环壮构造-样品导入通道-不受样品引入影响-高稳定性3基体效应小matrix effect)：样品处于化学惰性环境的高温分析区-待测物难生成氧化物-停留时间长ms级、化学干扰小，样品处于中心通道，其加热是间接的-样品性质基体性质，如：样品组成、溶液粘度、样品分散度等对ICP影响小。4背景小：经过选择分析高度，避开涡流区。5自吸效应小：样品不分散到ICP周围的冷气层，只处于中心通道，即是处于非部分力学系统平衡；6分析线性范围宽：ICP在分析区温度均匀，自吸收、自蚀效应小7众多元素同时测定：激发温度高70多种缺乏：对非金属测定的灵敏度低，仪器贵，维护费用高。分析技术比较分析技术比较1 1ICP-MSICP-OESFAASGFAAS检出限优秀好好优秀工作效率很好优秀好低线性范围105105103102精密度13%0.22%0.11%15%光谱干扰很少中等一些很少化学干扰中等很少很多很多分析技术比较分析技术比较2 2ICP