等离子体光谱分析原理.

1、2 ICP光源的物理化学基础等离子体光谱分析原理辛仁轩清华大学北京2004原子发射光谱分析发展简史1.1定性分析阶段1859 Kirchho«4liBunsen,利用分比锤发礙朝员纽成巧加粹Z间关系TM861, ln-1875t Ho, Smt Tm-18791.2定量分析阶段饨验公式:193O193人罗马金，廉们捉出13等离子体光谱技术时代 M沆尊桶F休兄谭（DCP） 屯出購合等出比沖（Inductively Coupled Plasma, ICP） 魅波等禹f体尢谦（MWP>2.1筹离/体的基本概念 电离反0.1%以卜的气伙 州母廊子侔用冷寻鴻于体2.2电感耦合筹离子的形成

2、2.3为什么要用Ar气作为丄作气体400»40012-0»0"0g2.4 ICP的物理特性趋狀效应d攻左匚ICP焰的温度分布及其测量温度测量:多谱线斜率法EldK“dasyux7=SCJ_二二yu$鼻UL ”O>Ff»灰 2.3 W发jgrt 斜購 Fol 静dt初HtOiRtfe/nm*食00"70柜对汝 i/run*发电也GVgA/冊时；M«.S54 85W373 713 371 293&t633 240 ?R6373 494 180.76385.993 210.790371.99JJ31.79J82 784 856

3、 00J6I.226919 734 154 "W.1SAIS6.!33IXM4.106.164.42$31SLSB4 73K ISr360t<)4 1*176 "6 535 X6 13M.7374.W4.227.02360556 176.31«oaoMM<ICP的径向温 度分布电子密度M 22.5 ICP光源的光谱特性2.5.1分析发射光谱2.5.2分了发射光谱2.5.3发射光谱笫三章ICP光谱仪器ICP光谱装置原理图pO 加rI10"*! z « IHlJ_I H | -491 谆 3.1高频发生器 3.1.1岛频发生签的技术要求

4、-奇频功率高于1.5KW-按荡频半27MHz40MH2-功率波动W0(0.5%)-鑽率稳宦件优；0.1%(0.001%, 0.01%)-电碓场漫漏用符合工业I!生标徹GMT7M8),电场强茂(10 v/m( <30MHz>, ( 5v/m(30-30QMHz) 32两种高频振荡电源-门激式，：<路汕 => n激嫌湯器9icp形成-它激振荡器：石英晶体振荡器2电压及功率放大->icp形成 3.13自激振荡器3.14石英晶体振荡器它激簣贞”体电源松I割1 -石英推編器(6.78MHZ).2 - 次f咅城(13.56MHz).3二次借频(272MHz).4电耐大,5功中

5、放人6 楫介器,7憑应|乩8功芈 及g 地反锻放大瓠io外 电渔3.1.5振荡频率的影响咼频可降低维持放电所需功率：5MHZ-5KW. 9MHZ-3KW, 21MHZ-1.5KW. 60MHZ-0.8KW中心通道变宽降低激发温度和电子密度稳健性降低，呈本效应增加较高的线背比，（降低肯景），稍好的检出限对稱密度没有显著影响光源稳健性影响3,也 Waf.UMiEMHMCZflltlM CrHW Uil.- Cours htiR 如心 CrU>7Ufliw n ii氐 kukiLU WI9"4lu:.?wu.i5t41码BJ3 D.t4 iIUUJJUl4 TqltGur-7USCf

6、jJh<J-ri -4? !-5：«-<*Mfc!7U9 1V5T.<1MIS 5i303.23等离子体稳定曲线3.2.4 Ar ICP及Ar/N2 ICP的检示限 6 ICPJLZCPJ|1I禺HoecArlCP"一 mrc?AT-i»KBicrIx(«R«)111IV1 !CKXH.lIi.t>.<IOOs.IS1101囱!W.l0.1 JlT1<1 »omio>® e iitl0.3O.ITcnw上l.l*.0ii «>1>IIneoO.Tr.oi.i&g

7、t;.：】 3J.0J.O20JOClm上0.12i.i上u<.34.JS J4Siec-.us>>.TIS4rII11少'HT.tl.<< a3.3IT11<.a IIISw>.T>rC13上n上检（1 ni.«1Jt上<J IIII：14HOii!)341.«3.1心33t.I1ui.e41i( 1» HI S>4nT5l.lIV>75ti.eII禺！g 3Hntomu11 2n44Tl( 1>n_>ITto2n<1.0-14>>iart( in«

8、 iUir19:tIH1141U3»9rem0.10.BI.T1：>3! 2113河IU tt.4 1or 3II 11.0I.TIL2v ( 1"2 4O.i1.3.<l.l4 1.1I(A(1its.TT.On3I«!<UMH灯1 )<.0n!1110UtU0010IIIS M Z i.Ar|&II Ar2SCO!110030325炬管延仲管加长炬管3.3进样装置种类液体进样装置-气动雾化器：同心雾化器，交 义（恵用）雾化器，高盐呈雾化 器超向波雾化器-高卅.雾化器-微吊雾化器-伽坏雾化器-耐氮氛酸雰化器周体进样装咼-电火花烧蚀

9、进样器-滋允烧蚀进样器-电热进样器-插入式石隅杯进样装琶气态进样装置-包化物发生器-专用气体进样装置，碘 离子氟化进样，气态硫 化轼进样,C023.3.1玻璃同心雾化器+ 5970.45I （切严）特性;表而张力,-密度，粘度,Ch及Q样品洛液及 载气的流速=4991 + 28.64V对水溶液3 =72.8, n=0.01,简化方F?载气压力的影响盐量的影响1-5%NaCI.2%4niWtff 液3-1 OOOmL Ca 十 Mg-2% 硝酸溶液42%6"酸溶水，£离子水3.3.2交叉雾化器交义雾化器的性能殳叉爹化器. 同心霁化彩 計纯札 b1%NaCi洛液 Q3%NaCI

10、潯蔽交叉雾化器和同心雾化器的比较提升量：0530m1/mim均相同载气流a：0.3-1.2L/min,相同检出限:Pg/L级，同心雾化器稍好承受盐議能力：交叉雾化器稍好分析粘密度：同心雾化器稍好坚固性：交叉雾化器稍好3.3.3 Babington雾化器高盐雾化器启盐显券化器的性能（勺同心券化器比较），及特点允许含盐量高，饱和盐水，粘度影响枚小检出限略有提高将密度略有下降，雾化效率略有降低试液提升戢用端动蹦控制可灭活地改变骨路不易堵塞试液消量大1>5000司"勺化卷特点3.3.5雾室 ICP光源对雾室的要求牧小的峯积低的记忆效 应蛾气平稳地进入ICP,“除股池常用雾室的种类3.4

11、分光装置3.4.1 ICP光源対分光装置的耍求-宽的波长范用，As 18898nmK 766.49nm(180nm-800nm), A 167.081 nm-Cs 821 ,nm(l 65nm850nm)-离的色散能力和分辨能力-低的杂散光-良好的热穗定性和机械稳定性-快速检测能力3.4.2儿种常见的分光装置凹光栅分光系统中阶梯光栅分光系统4光谱分析原理4.1原子光谱的产生-试样溶液=：雾化二进入ICP光源：=： 公溶剂（脱水扫A 挥发，蒸发（气话）"原子化（分解、离解A激发发光/ 电离成离子二A光谱（?）-公式E一 E。4.2定量分析原理光游中分析物原r（离j冰 度）4.3标准曲线

12、法定量分析标准曲线的弯曲：自吸收，强度饱和'干扰SSd心4.4其他定量分析方法 4.4.1标准加入法-必耍条件：线件，扭除苗尿及 试剂空白/ =aCe /=«c+c), g=g，gg 出人o,则c严v;4.4.2内标法4-年=必URCRtt-tII* llie,c,y>.乳叱«l»Mi*“：f.lf)->Jul>I !4B! tvl”2ull:>QM"MJ842:;a:lBilu<:u 电”tl(dlMIMu<4e1 1)4)ilul2rlYu3J:£:s:s舄H".r険 £nQ(

13、out<rwmxIS内标选择Ar线不能作为内标线分析线9内标线的未原了线或离了线配对，有较好 的效果有人认为离半径或原f半径配配，效果好去稳健性条件陆，内标有较好效果4.4.3浓度比法（100%总和法）,全测法4.5标准溶液配制贮备液所用金属或氧化物纯度高于99.9%,用作基 体时化介物纯度应达到99.99%99.999%以上配制多元索泯合标准溶液时注总：-标准涪液的基体成分晟好q分祈样战的相近-溶液的酸度应控制我0.1 1 .Omol/L附近-熾好用HCI哎HNO3，少用威不用H2SO4.HCIO4筹粘度大的无机 酸.-同时测定元素絞多时聘用高低措配法配制- 1 ： . I . - r

14、i (Si, Mo,W)一注盘易河诰兀索心混合淞池中空门伯的用加Ca, Mg: Si, Fe, B -； 4.6.1烏频功率4.6光谱分析条件功纟Na1 5&8nm形响1-1.25KW, 215KW, 3J75KW, 4-2KW.伐气 A： a-0.8 Unnin. b-0.9 L/min二呛 aca422.732 慣盘-=令二2KW 2一75KW 3A5KW4丄24KW 亠仁crrao9 umm7loL/mm?rl umip2.2 Umin=二6巴一 393.33 監4兰谊土 cd_2286m$亘 兰畫二225KW290KW 375KW42bKW给论：1.功來增加,说线锲浚増加2功串

15、增如緘金隔焉紙土金属除线啣關 卜移3功半增抑肉子线峰血强爬不变功*对光讲背萤的够响功申对背啟比的妙响高频功率与慕体效应关系4.6.2工作气体流量影响址气对九说背龙的逅朗载气对基体效应的影响4.6.3观测高度离f线仃相近的观测乩喪&元常总r线不同的收瀝战处54.6.4观测高度与Jc关系枳分时伺的妙响4.6.5进样量的影响"3迥軒飆创丄兀虧纯们厂HTfD WCW of uptake mfe ow» Ugftnl to bsorkeniMnd r«ti«v(wmw1 >*Ttirnirm anti Ime偏4«lrp«

16、1;2Gt.No1LalKUJin174MO亦N 1r'oiiBfMiloft>2I r< %« G,右9MJfc4irjnH <Hi巧,TillF«i« *11 I4.5C41.1<M Jon.i)i -eJI 1ii iHr.ing“I ->67* r»a<»64 fM 6w10 41fGdU? ?4? ?W 1H,t>l*n8 bWGMi斫厂 7<.UJHO!IO»>5i>FhTI«HT153riiMitnHv UT<hmjiri puiiIUJ

17、P 19ieilHU 7 j>lbal IrrD ?2 A'« J呼412TmJIMUWe1n?4IO-J 4«>1 *直祈rM?« 4THUr <6 0 jJ宀m iHLalAIJlJaim7M «wu.M J5,motU4VH7T77"5T5 4>UOIJUfin ,241 1241 M 6AQ4.6.6光度精密度与谱线度关系4.6.7稳健性条件对盐酸浓度対VII关系的影响4.7灵敏度，检出限和精密度灵敏度s畔标准曲线斜率%2检出限:浓度表示,指由分析方法能够给出合理检测的 厳小分析估号SSBR自 =KRSD

18、 b .亠"KRSD Ji EC结论:RSDb降低或线药比増扯 部能改进检出限粘密度：又称再现性，标准 偏羌或相对标准偏差表示梢密度9浓度的关系4.8干扰效应4.8J物理T扰4.8.2化学干扰01010101 j 20mm15mm100()4.8.2化学干扰10 100療尔比(Al/Ca)014.8.2化学干扰10 10 10 R 即比 GM/Co).20.8.2Q.81 1 O ! < O4.8.3电离干扰4.8.4光谱干扰4.8.4光谱干扰弯ll-h背景的抑除重叠谱线.十扰的校止碱土金屈咼浓度対谱线变宽造成的干扰碱土金属高浓度対谱线变宽造成的 干扰OH基对分析线的扰;OH慕对V线的丁扰OH基对VII310.230n m的干扰