ICPAES分析技术课件

ICP原子发射光谱分析技术内容①

ICP-AES分析原理及特点②ICP-AES仪器ICP-AES分析方法仪器的维护和保养ICP光谱法的新进展ICP-AES分析性能及特点

等离子体(Plasma)等离子体（Plasma）—一般指电离度超过0.1%被电离了的气体，这种气体不仅含有中性原子和分子，而且含有大量的电子和离子，且电子和正离子的浓度处于平衡状态，从整体来看是出于中性的。“高温下电离气体（Ionizedgas）”“离子状态”“阳离子和电子数几乎相等”等离子体磁力线高频耦合线圈样品粒子ICP：InductivelyCoupledPlasma

电感耦合等离子体“炬管”“工作气体Ar”“高频电流经感应线圈产生高频电磁场”“电子、离子源”引入样品元素被激发（发光源）→ICP发射光谱分析(温度6000~7000C，惰性)线性范围宽：105、灵敏(ppb)、化学干扰少等离子火炬与频率关系ICP-AES(OES)ICPAtomicEmissionSpectrometry(OpticalEmissionSpectrometry)ICP发射光谱分析法元素分析溶液进样原子离子・发射光谱的产生◆在等离子体中元素原子化、离子化◆在等离子体中元素发射特征波长的光10ICP发射光谱分析的基本原理

ICP发射光谱分析过程主要分为三步,即激发、分光和检测.利用等离子体激发光源（ICP）使试样蒸发汽化,离解或分解为原子状态，原子可能进一步电离成离子状态，原子及离子在光源中激发发光。利用光谱仪器将光源发射的光分解为按波长排列的光谱。利用光电器件检测光谱，按测定得到的光谱波长对试样进行定性分析，按发射光强度进行定量分析ICP-AES光谱仪的特点优点:多元素同时分析灵敏度高（亚ppb～）分析精度高,稳定性好（CV<1%）线性范围宽（５～６个数量级）化学干扰极低溶液进样、标准溶液易制备

应用领域十分广泛

(1)钢铁及其合金分析:碳钢,高合金钢,低合金钢,,铸铁,铁合金等.(2)有色金属及其合金:纯铝及其合金,纯铜及其合金,铅合金,贵金属,稀土金属等.(3)环境样品:土壤,水体,固体废物,大气飘尘,煤飞灰,污水等.(4)岩石和矿物.地质样品.(5)生物化学样品:血液,生物体.(6)食品和饮料:粮食,饮料,点心,油类,茶,海产品.(7)化学化工产品:(8)其它无机材料和有机材料.(9)核燃料和核材料.ICP-AES可测定的元素

应用范围

常量分析0.X%--20%微量分析0.00X%---0.X%痕量分析:0.0000X%---0.000X%,一般需要分离和富集,不宜用于测定30%以上的,准确度难于达到要求.ICP—AES仪器ICP-AES光谱仪结构ICP炬管冷却气—起冷却作用，保护石英炬管免被高温融化(9L/min-20L/min)等离子气—“点燃”等离子体(10L/min-20L/min)雾化气—形成样品气溶胶将样品气溶胶引入ICP

对雾化器、雾化室、中心管起清洗作用)(0.2L/min-1.5L/min)Fassel炬管ICP-AES样品导入部将样品溶液雾化连续导入ICP中ＩＣＰ高频线圈等离子炬管样品溶液雾室雾化器冷却气(Ar)等离子（辅助）气(Ar)气动雾化器气动雾化器的结构简单，通常分为同轴型雾化器和直角型雾化器。同轴型雾化器结构简单，易于制作，应用较为普遍。直角型雾化器不易被悬浮物质堵塞。但雾化效率较低，喷嘴容易堵塞，进样速度受载气压力的影响。改用蠕动泵驱动雾化器，可避免载气压力对样品提升量的影响。

PMT检测器光栅等离子体矩管球面准直镜UV光谱球面聚光镜IR光谱ICP-AES分光器选择分辨出目的元素的特征谱线检测器-光电倍增管光电倍增管工作原理图阴极二次电子倍增原理

掺杂的硅晶体吸收光子，一定面积的芯片（像素）产生电子

CCD的工作原理电子的传输通过不同的芯片进行每个像素的读出放大和传输得到相应的电压值计算机功能程序控制：仪器各部件的起动、关闭时实控制：时间监控、远程诊断、信息转移数据处理谱线数据库固定多道型单道扫描型全谱直读型ICP发射光谱仪的几种类型固定多通道型光谱仪多元素同时测定，分析速度快分析精度高、稳定性好操作简单，消耗少必须根据用户需求预先排定PMT和出射狭缝，灵活性差多道直读光谱仪单道扫描型光谱仪谱线选择灵活定量、定性和半定量分析仪器价格低分析速度慢，精度稍差单道扫描光谱仪全谱直读型光谱仪全谱直读式的等离子光谱仪，它采用中阶梯光学系统结合固体检测器(CID，CCD)，既具有单道的灵活性，又有多道的快速与稳定。+全谱直读光谱仪ICP发射光谱分析方法定性分析定量分析半定量分析需进行使样品溶液化的前处理ICP发射光谱分析方法定性分析定性分析要确认试样中存在某个元素，需要在试样光谱中找出三条或三条以上该元素的灵敏线，并且谱线之间的强度关系是合理的；只要某元素的最灵敏线不存在，就可以肯定试样中无该元素。定量分析工作曲线法标准样品的组成与实际样品一致在工作曲线的直线范围内测定使用无干扰的分析线定量分析标准加入法测定范围的工作曲线的直线性溶液中干扰物质浓度必须恒定应有1-3个添加样品使用无干扰的分析线进行背景校正定量分析内标法在试样和标准样品中加入同样浓度的某一元素（内标元素），利用分析元素和内标元素的谱线强度比与待测元素浓度绘制工作曲线，并进行样品分析。半定量分析半定量分析有些样品不要求给出十分准确的分析数据，允许有较大偏差，但需要尽快给出分析数据，这类样品可采用半定量分析法。ICP光源的半定量分析尚无通用方法，因仪器类型和软件功能而异，应用不广泛。灵敏度、检出限、背景等效浓度灵敏度：S=dX/dc单位浓度变化所引起的响应量的变化,它相当于工作曲线的斜率检出限:ICP光谱分析中,能可靠地检出样品中某元素的最小量或最低浓度.背景等效浓度(BEC)：与背景信号相当的浓度。

ICP发射光谱分析中的干扰物理干扰化学干扰电离干扰光谱干扰干扰的校正基体匹配可消除物理、电离干扰。注意不纯物的混入。内标校正可消除物理干扰。注意内标元素的选择(电离电位)。背景校正扣除光谱背景

谱线干扰的校正选择无干扰的谱线

干扰系数法校正谱线干扰稀释样品

建立分析方法的一般步骤1取样和样品保存要求:有代表性(均匀性,取样量,位置,深度),不污染2样品处理：称样量(浓度,测试样含盐量),定容体积；酸种类，碱熔融(测定Si,氧化铝)。3选择分析线：选择灵敏线与次灵敏线，检察干扰情况,选择扣背景方式，干扰校正？4检查基体效应：无基体；匹配法,内标法5标准系列的制备：浓度范围，逐级稀释法,搭配法，加基体?标样法，单标混和法。6分析参数优化：目标函数有DL,SBR,BEC,RSD7准确度:比较法,加标回收样品的前处理待测元素完全进入溶液溶解过程待测元素不损失不引入或尽可能少引入影响测定的成分试样溶剂具有较高的纯度，易于获得操作简便快速，节省经费等溶解样品的基本要求稀释法用纯水、稀酸、有机溶剂直接稀释样品。只适用于均匀样品例）排放水、电镀液、润滑油等干式灰化分解法在马弗炉中加热样品，使之灰化。可同时处理多个样品。注意低沸点元素Hg,As,Se,Te,Sb的挥发

样品的前处理（溶液化）53湿式分解法常规酸消化样品

+酸（～300℃）于烧杯或三角烧瓶中,在电热板或电炉上加热。

常规酸消化的优点是设备简单，适合处理大批量样品；缺点是操作难度大，试剂消耗量大、每个试样的酸消耗量不等，试剂空白高且不完全一致、消解周期长、劳动条件较差。样品的前处理（溶液化）54

微波消解微波消解也是一种在密封容器中消化的手段。它具有高压密封罐法所有的优点。消解速度比高压密封罐法快得多。试剂消耗量小，金属元素几乎不损失，不受环境污染，空白低。使用硝酸可消化大多数有机样品。微波炉的价格较高，试样处理能力不如干式灰化和常规消化法。器皿的洗涤使用后的玻璃及聚四氟乙烯器皿用一般蒸馏水冲洗3次。浸没在6N的硝酸溶液中5天以上。取出后分别用一般蒸馏水冲洗5次以上，高纯水冲洗3次。器皿的存放置于无灰尘处自然凉干。（可盖保鲜膜等）容量瓶可装满高纯水存放仪器的维护和保养

进样系统--进样及排液泵管进样毛细管内部变色时说明内部已有沉积物，沉积物脱落时可能堵塞雾化器，造成雾化器损坏，应及时更换。进样毛细管与泵管连接处极易滞留沉积物，应经常检查，出现时用刀片切去毛细管和泵管的末端后，重新连接。

进样系统--进样及排液泵管

进样及排液泵管要定期更换，泵管可以分两段使用，建议每天交替使用，这样可以延长其使用寿命。当泵管出现有不透明丝状线时，说明泵管已经破裂，轻则会导致仪器精密度差，进样泵管破损严重的时候会导致溶液泄露。要定期检查，有问题及时更换。

进样系统--雾化器

雾化器是进样系统最重要的部件，样品要尽量处理清澈，有沉淀时要过滤。一旦雾化器有堵塞现象时，要及时处理。雾化器堵塞时，如堵塞物位于雾化器内层管时，可从雾室中拔出雾化器，松开泵夹，将进样毛细管放入去离子水中，打开雾化气，用手指断续地堵住雾化器喷口，用氩气将堵塞物从中倒吹出去。进样系统--雾化器上述方法无效时，可用较硬的人发从雾化器喷口处轻轻地向里通，使其松动，再用上方法处理，但要在开启雾化气前用手先堵住雾化器喷口。内层管管壁薄且较长的雾化器不能使该方法。堵塞物已冲出雾化器内层管，位于内外同心圆之间不可用上述方法，可用除氢氟酸外的强酸浸泡，尽量使其溶解。浸泡之前可用注射器将酸从雾化气进口注入，使堵塞物完全浸泡在酸中。雾化器清洗不能使用超声波清洗器。

进样系统--炬管及中心管

炬管工作时虽有冷却气冷却，温度也有数百度，炬管使用一段时间变脏后，如不及时清洗，金属离子可能会熔融在石英炬管内壁，要清除干净就不易了炬管是石英材质的，除氢氟酸外其它酸都是可以使用的，但原则是能用稀酸清洗掉的不用浓酸，这样可以延长炬管的使用寿命。有必要时可以用热酸清洗。中心管清洁同上。

工作线圈

工作线圈将高频能量耦合给炬管中的氩气，使用时间过长不清洁，点火时可能有时出现工作线圈的线匝之间放电，使仪器点不着火，还可能损坏线圈。定期用无水乙醇擦洗，以去除上面沉积的灰尘和金属离子。