丹东ICP用户研讨会讲稿

及LEEMANPRODIGYICP结构特点------------P58~104

第二部分：PRODIGYICP的使用前--------------------------------------------P106~126

（应该注意的几个关键点）第三部分：PRODIGYICP的使用中----------------------------------------------P127~151

（或许您可能遇到的几类问题）

第四部分：PRODIGYICP的使用后----------------------------------------------P152~176

（日常维护性保养）2第一部分：ICP-OES基本原理及LEEMANPRODIGYICP结构特点3第一部分：1.ICP-OES基本原理

41.1原子光谱的基本理论1666年英国物理学家牛顿(Newton)通过棱镜色散实验，观察到不同的颜色依次排列一条彩色的谱带，称之为光谱，也是光谱分析的基本原理。

起源与发展历史51860年本生(Bunsen)和基尔霍夫(Kirchohoff)他们首先把分光镜用于化学分析,发现物质组成与光谱之间关系并提出:每种元素被激发时便产生自己特有的光谱每种元素可以根据它的光谱线的存在而肯定它的存在根据元素的这种特性,陆续发现:铯(1860),铷(1861),铊(1861),铟(1863),镓(1875),钐(1879),镨(1885)钕(1885),镱(1878),钬(1879),钪(1879),镝(1886),铥(1879),钆(1886)锗(1886),氦(1895),氩(1894),氖(1894),氪(1894),氙(1894),铕(1906)奠定了光谱定性分析的基础。定性分析时代61925年吉拉赫(Gerlach)

提出了谱线的相对强度概念，即用内标法来进行分析，提高了光谱分析的精密度和准确度，为光谱定量分析奠定了基础。

定量分析时代1930-1931塞伯-罗马金公经验公式光谱定量分析是根据被测试样中元素的谱线强度来确定元素的含量。在条件一定时，谱线强度I与待测元素含量c关系为：

I=acba为常数---与蒸发、激发过程等有关;b为自常数7原子发射光谱分析是根据试样物质中气态原子(或离子)被激发以后，其外层电子辐射跃迁所发射的特征辐射能(不同的光谱)，来研究物质化学组成的一种方法。原子的辐射与跃迁基态：不同物质由不同元素的原子所组成，而原子都包含着一个结构紧密的原子核，核外围绕着不断运动的电子；每个电子处于一定的能级上，具有一定的能量；在正常的情况下，原子处于稳定状态，它的能量是最低的，这种状态称为基态。激发态：当原子受到能量(如热能、电能等)的作用时，原子由于与高速运动的气态粒子和电子相互碰撞而获得了能量，使原子中外层的电子从基态跃迁到更高的能级上，处在这种状态的原子称激发态。8激发电位：电子从基态跃迁至激发态所需的能量称为激发电位。电离：当外加的能量足够大时，原子中的电子脱离原子核的束缚力，使原子成为离子，这种过程称为电离。处于激发态的原子是十分不稳定的，在极短的时间内便跃迁至基态或其它较低的能级上。当原子从较高能级跃迁到基态或其它较低的能级的过程中，将释放出多余的能量，这种能量是以一定波长的电磁波的形式辐射出去的，其辐射的能量可用下式表示：△E=E2-E1=h.v=h.c/λ

h为普朗克(Planck)常数c为光在真空中的速度

v及λ分别为所发射电磁波的频率及波长9等离子体光源Inductively

Coupled

Plasma等离子体：Langmuir在1929年提出，目前一般指电离度超过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，从整体来看是处于中性的。10等离子体(ICP)光源的装置构成

高频发生器高频发生器的作用是产生高频磁场以供给等离子体能量

感应线圈感应线圈一般以圆铜管或方铜管绕成的2-5匝水冷线圈。当有高频电流通过线圈时，产生轴向磁场将能量耦合给等离子体，并维持等离子炬。

石英炬管和供气系统

试样引入系统

11石英炬管炬管由三层同心石英管组成外管(冷却气)目的是使等离子体离开外层石英管内壁，以避免它烧毁石英管;采用切向进气，其目的是利用离心作用在炬管中心产生低气压通道，以利于进样。中层(辅助气)石英管出口做成喇叭形，通入Ar气维持等离子体的作用，有时也可以不通Ar气；其作用保护中心管和中层管的顶端，尤其是中心管口不被烧熔或过热，减少气溶胶所带的盐分过多地沉积在中心管口上。另外它又起到抬升ICP，改变等离子体观察度的作用。内层(载气)石英管内径约为1-2mm，其作用之一是载带试样气溶胶由内管注入等离子体内；作用之二是作为动力在雾化器将样品的溶液转化为粒径只有1-10um的气溶胶；作用之三是对雾化器、雾化室、中心管起清洗作用。12等离子体(ICP)光源的形成过程当线圈上有高频电流通过时，则在线圈的轴线方向上产生一个强烈振荡的环形磁场。开始时，炬管中的氩气并不导电，因而也不会形成放电。当点火器的高频火花放电在炬管内使小量氩气电离，一旦在炬管内出现了导电的粒子，由于磁场的作用，在垂直于磁场方向的截面上就会感生出流经闭合圆形路径的涡流，强大的电流产生高热又将气体加热，瞬间使气体形成最高温度可达10000K的稳定的等离子炬。13等离子体(ICP)光源的形成示意图14等离子体(ICP)光源的分区特性预热区(PHZ)位于ICP最下端，试样气溶胶的入口处，该区只有几毫米高,试样气溶胶与高温等离子体在该区相遇，除去溶剂，接着固体熔融蒸发，然后蒸气进一步转变为原子；等离子体主要通过这一区域与高频感应线圈耦合而获得能量；该区温度高达10000K，电子密度很高，由于黑体辐射、离子复合等产生很强的连续背景辐射。初始辐射区(IRZ)该区延伸到高频负载线圈以上6～12mm，这取决于等离子体运行参数；该区比PHZ区温度高，有足够能量将PHZ中形成的原子激发到较高能级，得到较强的原子发射线。正常分析区(NAZ)一般在感应圈以上10-20mm左右，呈半透明状态，温度约为6000-8000K，是分析物原子化、激发、电离与辐射的主要区域，光谱分析就在该区域内进行。尾焰区(TailPlume)等离子体焰已开始冷却，试样原子开始向外移动，中心通道不再有明显界限，尾焰是较低能级跃迁的原子扩散区。15等离子体(ICP)光源的分区16等离子体(ICP)光源的温度分布17等离子体(ICP)光源激发试样气溶胶的过程18等离子体(ICP)光源采用Ar的优点Ar为单原子惰性气体，其电离能基本位于所有待测元素之上且低于其它惰性气体；不与试样组分形成难解离的稳定化合物，也不会象分子那样因解离而消耗能量，有良好的激发性能，本身的光谱简单。

IonizationPotential19谱线的自吸与自蚀自吸从光源中部所产生的辐射，当通过其外围时有可能被同类基态原子吸收，这一现象一旦出现则称为自吸收。自吸过程使光谱线的强度减弱且破坏了在等离子区中辐射强度与粒子浓度间的关系。

I=ACb

自蚀在光源中其中心部分激发温度高，存在较多的激发态的原子或离子，但在光源的外围，是一个低温区，含有大量基态原子，当原子或离子从光源中心所发射的谱线，其中心波长附近实际上完全被外围基态原子所吸收，被吸收的辐射由外围本身的辐射来代替，但发射很弱，不能完全补偿光源中心辐射的损失，因而在谱线中心吸收最严重，当原子浓度很高时，谱线轮廓在中央部就出现凹陷，即产生自蚀。20谱线自吸与自蚀示意图21等离子体(ICP)光源的观察方式垂直观察(Radial)：受基本干扰较小，可灵活选择分析最佳观察高度，但由于在等离子体发射光谱中，其发射信号的强度主要取决于光源通道的长度，而垂直观测的受狭缝高度的限制，其检出限相对于水平观测的高数倍，同时采用垂直观测时检测器接受到环形区的辐射背景，降低了测定时的信背比；主要适用于基体较为复杂的领域分析。水平观察(Axial)：水平观测的可以接受比较强的发射信号，具有较高的信背比及较低检出限的优点，但由于炬管是水平放置，外层石英管的延伸部分要包含整个等离子体焰炬，容易使炬管沾污的缺点，同时由于产生的热量不能及时排除，RF功率也不能太高;主要适用于基体较为简单的领域分析。22等离子体(ICP)光源的特点(1)温度高，惰性气氛，原子化条件好，有利于难熔化合物的分解和元素激发，有很高的灵敏度和稳定性

(2)“趋肤效应”，涡电流在外表面处密度大，使表面温度高，轴心温度低，中心通道进样对等离子的稳定性影响小。也有效消除自吸现象，线性范围宽（4～5个数量级）(3)

ICP中电子密度大，碱金属电离造成的影响小(4)Ar气体产生的背景干扰小(5)无电极放电，无电极污染23ICP-oes光谱分析的干扰实践证明ICP光源具有较小干扰，保证了分析的较高精度和准确度，但并不能完全避免其存在干扰的问题。物理干扰化学干扰光谱干扰

电离干扰与基体效应干扰24物理干扰ICP光谱分析的试样为液态，因此溶液的粘度、比重及表面张力等均对雾化过程、雾滴粒径、气溶胶的传输以及溶剂的蒸发等都有影响，而粘度又与溶液的组成，酸的浓度和种类及温度等因素相关。解决办法：保证标准溶液与待测试样无论在基体元素的组成、总盐度、有机溶剂和酸的浓度等方面尽可能一致；采用蠕动泵进样；内标校正法；基体匹配或标准加入法。化学干扰由于ICP的特性，化学干扰比起火焰原子吸收或发射光谱法可以忽略。25光谱干扰光谱干扰主要分为两类，一类是谱线重叠干扰，它是由于光谱仪色散率和分辨率的不足，使某些共存元素的谱线重叠在分析上的干扰。另一类是背景干扰，这类干扰与基体成分及ICP光源本身所发射的强烈的杂散光的影响有关。解决办法：对于谱线重叠采用高分辨率的分光系统来减小干扰；采用干扰元素校正方法(IEC)；避开选择存在干扰的谱线。基体效应干扰采用基体匹配、分离技术或标准加入法可消除或抑制基体效应

26IEC干扰元素校正方法例：测定锌精矿中钨元素的含量Zn207.908nmW207.911nm①进100ug/mLZn标准溶液，读取W207.911nm谱线强度(100cps);干扰元素在分析元素波长处产生的贡献强度Ia。②进100ug/mLZn标准溶液，读取Zn207.908nm谱线强度(10000cps);干扰元素在其自身波长处产生的强度Ib。③K=Ia/Ib=100cps/10000cps=0.01④IW实际=IW测量-K·I干扰元素Zn27标准加入法Sample

Conc.STD0STD1STD2STD3Conc.Intensity281.2仪器构成基本环节

进样系统蠕动泵(Pump)雾化器(Nebulizer)雾化室(SprayChamber)29蠕动泵(Pump)30蠕动泵的功能

保证溶液以一定速率均匀的进入雾化器；广泛的应用于无自动提升功能的如Babington、V-groove、Ultrasonic及有自动提升功能的如Concentric、Cross-flow雾化器。可以在一定程度上解决在进样过程中因溶液本身粘度及表面张力而产生的影响。多通道设计,同时实现样品溶液、内标液等的导进与废液的导出，并实现进样系统的清洗功能。31雾化器(Nebulizer)雾化器的作用是将溶液转化为气溶胶形式而进入等离子体中，由于气溶胶在等离子体中要经历脱溶、蒸发、原子化或离子化、激发一系列过程，因此要求产生的气溶胶直径要小、均匀、雾化效率高。同心雾化器(Concentric)

巴冰顿雾化器(Babington)

交叉雾化器(Cross-flow)

超声波雾化器(Ultrasonic)32同心雾化器(Concentric)又称迈恩哈德(Meinhard)雾化器，通常由硼硅酸盐玻璃制成,是ICP光谱分析中最常用的雾化器，他是利用通过小孔的高速气流形成的负压进行提升和雾化液体的，其主要指标是提升量和雾化效率。普通的玻璃同心气动雾化器的雾化效率大约在3-5%，同心气动雾化器主要缺点是对于高盐(TDS)分析比较敏感，由于溶液物理性质的变化会在喷口处沉积而降低提升量而改变雾化效率，而影响分析性能。33巴冰顿雾化器(Babington)又称V-Groove雾化器，通常基座、进液管、进气管构成；主要特点是不会产生盐类沉积的现象,适用于高盐份样品、有机溶剂及含有悬浮颗粒样品溶液的分析，耐氢氟酸腐蚀。V-Groove雾化器34双铂网雾化器(HildebrandGridNebulizer)Leeman专利设计的H-G双铂网雾化器，具有低残留、响应快、雾化效率高、高灵敏度、低出限等特点；可直接雾化高盐样品、有机溶剂、含氢氟酸的样品等；还可用于氢化物发生法分析。35交叉雾化器(cross-flow)又称直角雾化器，其设计是在耐腐蚀的基座上进液管与雾化气管成直角，成雾机理类似同心雾化器，两个毛细管可根据需要选择玻璃或Pt-Ir合金，根据实验资料证明，交叉雾化器对于高盐分样品的敏感性要比同心的好，但在分析过程中相同条件下同心的光谱背景比交叉的要稍微低点，在分析精密度和检出限方面，具有和同心相同的水平。ArgonSolution36超声波雾化器(Ultrasonic)超声波雾化器是利用电子超声波振荡原理把试液雾化成高密度的气溶胶;在检出限及雾化效率方面具有较高的水平，并适用高盐组份溶液的雾化；但是因其机理及结构相对复杂，存在较大记忆效应且价格较为昂贵。因此,应用并不广泛.37雾化室(spraychamber)气溶胶传输效率：被雾化的溶液实际到达等离子体的质量百分数。作用之一是去除雾化过程中产生的较大雾滴颗粒，加速气溶胶微粒在等离子体中去溶、蒸发和原子化的过程；作用之二是克服因蠕动泵的脉动对雾化所产生的影响，使分离后的细化雾滴能够平稳的进入等离子体。筒形雾化室(Scott)

旋流雾化室(Cyclonic)

梨形雾化室38Scott雾化室利用雾化室内壁上的湍流沉降作用，或利用重力作用除去较大的雾滴。

39旋流雾化室(cyclonic)气溶胶以切线方向喷入雾化室并向下盘旋行进，产生了作用在雾滴上的离心力，从而将雾滴抛向器壁。在雾化室底部，气溶胶改变方向并与原来路线同轴地成更紧密的螺旋形向顶部移动；抛向器壁的大雾滴由底部的废液管排出，而小雾滴进入炬管。旋流雾化室具有高效、快速和记忆效应小的特点，在现代ICP中已得到广泛的应用。40

带有冷却功能的雾室带水冷功能的雾室新型带冷却功能的冷却器

利用半导体制冷方式较水冷方式：

制冷效率更高速度更快精度更高41分光系统中阶梯光栅＋石英棱镜二维色散42中阶梯光栅(echelle)1949年美国麻省理工学院的Harrison教授摆脱常规光栅设计思路，从增加闪耀角

，利用“短槽面”获得高衍射级次m着手，增加两刻线间距离d的方法研制成中阶梯光栅(Echelle)，这种光栅刻线数目较少(8-80条),使用的光谱级次高(m=28-200)，具有光谱范围宽、色散率大、分辨率好等突出优点。但由于当时无法解决光谱级次间重叠的问题，在五、六十年代未受到重视，直到七十年代由于与棱镜配合实现了交叉色散，将一维光谱变为二维光谱，方得到实际应用。随着九十年代初二维半导体检测器(CID)和(CCD)的应用，中阶梯光栅的优点才在ICP-OES光谱分析中充分的展现出来。43中阶梯光栅通过增大闪耀角β、光栅常数d和光谱级次m提高分辩率。闪耀角：光栅刻痕小反射面与光栅平面的夹角。大闪耀角、高光谱级次44分辩率R：仪器的分辨率又称分辩本领，是指仪器两条波长相差极小的谱线，按Rayleigh原则可分开的能力。Rayleigh原则：指一条谱线的强度极大值恰好落在另一条强度相近的谱线的强度极小值处，若此时这两条谱线刚能被分开，则这两条谱线的平均波长λ与波长差Δλ之比值，称为仪器的理论分辨率R理论分辨率45ProdigyICP-OES分辨率46有时有些仪器厂商会这样描述该仪器分辨率在200nm处为0.005nm即：λ=200nm⊿λ=0.005nmR=200/0.005∵Cu213.598nmP213.618nm213.618-213.598=0.02nm0.02nm≧2⊿λ

∴这两条谱线能够清晰分开47光源与光学系统的一体式组合48检测系统（光电转换）检测系统光谱仪的核心部分，主要是利用光电效应将不同波长的辐射能转化成光电流的信号。光电转换器件主要有两大类：一类是光电发射器件：例如光电倍增管，当辐射作用于器件中的光敏材料上，使发射的电子进入真空或气体中并产生电流；另一类是半导体光电器件：例如固体成像器件，当辐射能作用于器件中以半导体硅片为基材的光敏材料时，由光子产生的电荷被收集并储存在金属-氧化物-半导体（MOS）电容器中（不脱离光敏材料）

，依靠吸收光子后的电子-空穴对在半导体材料中自由运动而产生电流（即吸收光子后半导体的电阻减小，而电导增加）。49PRODIGYCID检测器

CID电荷注入式检测装置ChargeInjectedDevice

超过1百万个像素点165nm–1,100nm全波长范围覆盖ProdigyL–PAD

Large–ProgrammableArrayDetectorProdigyL–PAD50Prodigy7新型检测器专门为

Prodigy7设计CMOS技术

28x28mm1840x1840pixels3.38M15mmpixelsize某实际样品的光谱照片（全谱图像）L-PADCamera能够生成样品发射光谱照片（数码信号）光谱仪的分光系统决定着光谱线的具体位置谱线库Linelibrary存有大约40K条元素谱线信息（可编程子阵列）52可编程子阵列可编程子阵列，相当于CID芯片表面上我们可以通过程序（软件）来设定的特定的检测器对于每一个元素谱线的子阵列都可以通过软件操作来灵活地设定仪器固化软件可以任意读出1百万个像素点中的任何一个像素的电信号53子阵列（特定波长的检测器）的位置校准通过箭头或Auto功能键移动谱线影像上的子阵列的位置每一个子阵列包括峰面积＆背景校正面积峰面积＆背景校正面积都是可以调整的一个子阵列的面积默认（缺省）值为3X15像素点54PROFILE

光电倍增管PMT检测器端窗型PMT侧窗型PMT光电倍增管按接收入射光形式分为:端窗型和侧窗型55PMT构成、工作原理、优点光电倍增管是一种真空器件，它由光电发射阴极（光阴极）和聚焦电极、电子倍增极及电子收集极（阳极）等组成。当光照射到光阴极时，光阴极向真空中激发出光电子；这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统，并通过进一步的二次发射得到倍增放大，然后把放大后的电子用阳极收集作为信号输出。因为采用了二次发射倍增系统，所以光电倍增管在探测紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电探测器中，具有极高的灵敏度和极低的噪声；另外光电倍增管还具有响应快速、成本低、阴极面积大等优点。56侧窗型光电倍增管从玻璃壳的侧面接收入射光，大部分的侧窗型光电倍增管使用不透明光阴极（反射式光阴极）和环形聚焦型电子倍增极结构，这种结构能够使其在较低的工作电压下具有较高的灵敏度。端窗型光电倍增管从玻璃壳的顶部接收入射光，在其入射窗的内表面上沉积了半透明的光阴极（透过式光阴极），具有优于侧窗型的均匀性；端窗型光电倍增管的特点是拥有从几十平方毫米到几百平方厘米的光阴极。57附：有关参考文献《仪器分析》刘密新、罗国安等

清华大学出版社《等离子体发射光谱分析》辛仁轩

化学工业出版社《原子吸收光谱分析》邓勃、何华焜

化学工业出版社《原子荧光光谱分析》郭旭明

化学工业出版社《原子光谱形态分析》张新荣

化学工业出版社

《原子光谱联用技术》严秀平

化学工业出版社《原子光谱样品处理技术》周天泽、邹洪

化学工业出版社《等离子体质谱分析》邵宏翔

化学工业出版社《有机物的原子光谱分析》郭玉生、赵永魁辽宁科技出版社《分析样品制备手册》阎军、胡文祥

解放军出版社58

2.LEEMANprodigyICP

仪器基本构成

59说明：该讲稿内容主要用于利曼公司仪器用户操作利曼公司产品PRODIGY/XP时使用。该讲稿主要内容取自《PRODIGY操作手册》中译本。如该讲稿内容与实际仪器有出入，请以实际仪器（最新软件版本）为准。60仪器使用的状况如何

很大程度上取决于操作者

对该仪器性能的了解及掌握的程度对仪器及性能了解及掌握主要有两方面内容应知、应会61应知的内容仪器的基本结构(硬件)及特点各环节作用相关外部设备仪器对使用环境的要求62ICP发射光谱仪原理框图63一.仪器基本结构及特点样品气溶胶光光电信号数据进样系统等离子发生器光学系统数据处理系统检测器控制系统64Prodigy/XP

OESICP光谱仪电子系统＆控制器ICP炬管箱在门后RF振荡器

在炬管箱后高压电源箱在RF振荡器下面65Prodigy7OpticalEmissionSpectrometerICPSpectrometerElectronic&ControllerFrontICPTorchBoxbehinddoorBackRFOscillatorandHVPowerSupplyICP仪器的基本构成及各环节作用进样系统

ICP(等离子发生器)

光学系统(光谱仪)

检测器数据处理系统控制系统

相关的外部设备67PRODIGY／XP仪器结构示意68P7仪器结构示意进样系统

组成:进样针、进样泵管、蠕动泵、雾化器、雾室、排液管自动进样器（可选项）作用:将待测样品液体转换成气溶胶形式（进样、雾化）要求:连续、稳定、高效有关参数:PumpRate=0.5~1.5mL/min

Nebulizer=28~34psi（同心）uptaketime=20~30sec70结合实物讲解进样系统的连接（一）71结合实物讲解进样系统的连接（二）72样品通路连接

从样品出发进样针902-00017连接管(延长管)309-00081样品泵管309-00069-7(黑--黑卡头)雾化器120-00463-1(同心雾化器)适配器120-00476-1(小塞子)旋流雾室120-00461-2

雾室与炬管连接使用

310-00009

(不锈钢夹子)

73废液排出通路

从雾室下端出发小段软管(从309-00069-4上剪得)PTFE连接管309-00024废液泵管309-00069-4(红--红卡头)废液排出管120-00481-1(或120-3123)

至废液桶74废液排出通路

从雾室下端出发小段软管(从309-00069-4上剪得)PTFE连接管309-00024废液泵管309-00069-4(红--红卡头)废液排出管120-00481-1(或120-3123)

至废液桶75同心雾化器

同心雾化器为双层结构，外管为载气通路，内管为样品管，内外管精确定位，载气流进入外管，在喷口处形成极速气流、负压，引导样品溶液喷出并形成样品气溶胶。样品中固体溶解量小于1%时，同心雾化器具有最佳的使用效率。同心雾化器配合旋流雾室，对低盐样品检出限较好。同样，同心雾化器还有高盐式设计，适应盐量可达5％。但要注意清洗，否则会发生堵塞。

对于高盐样品，首选还应是V型槽或双铂网雾化器。

76常用同心雾化器使用条件雾化器压力：30~34Psi

如果

带有质量流量控制器配置：参数为：雾化气流量：1.0~2.0LPM蠕动泵泵速：1.0~1.5ml/min77新U型同心雾化器的连接78

双铂网雾化器

双铂网雾化器有两层铂网，样品溶液溢流在内网面上，通过高速载气流的作用使样品破碎成雾，并进一步与交叉放置的第二层铂网撞击，使样品溶液充分雾化。该雾化器通用性较高，

适用于常规及高盐样品。79蓝宝石氩气样品H-G双铂网雾化器内部结构示意80双层铂网81Leeman双铂网雾化器使用参数雾化器压力最佳使用范围

P/N.120-3028，38-45PsiP/N.120-3028-1(H)，50-55PsiP/N.120-3028-2(L)，32-40Psi82V-G雾化器83V-G雾化器主要用于油品分析84V-G雾化器配套清理工具85V-G雾化器使用基本条件雾化器气体压力：40±3Psi蠕动泵转速：1.1±0.2mL/min86常用雾室87ICP(等离子发生器)

组成:

炬管、电感耦合线圈、高频振荡器、高压电源作用:

产生功率可调的高频电磁振荡，并且由电感将能量耦合给炬管中的氩气使其电离，形成等离子区域。进入该等离子区域的被测元素因获得足够能量而发光。要求:

稳定、功率可调有关参数:RFPOWER=1.0~1.2KWCoolant=16~20LPM

Aux=0~2.0LPM88DRE/PROFILE/PRODIGY一体化炬管垂直炬管双观测炬管球形连接至雾室Coolant冷却气Auxiliary辅助气89水平炬管P7的低耗气型炬管低耗气型,可拆卸式使得

RF线圈及炬管的直径更小些等离子体的密度更大些,

光更强些通常冷却气流量：

12L/min最大流量20L/min一种炬管可以用于Radial,AxialandDualView可拆卸式中心（样品）管可以选择不同尺寸以适应不同的应用需求：2.5,2.0,1.5and1.1mm陶瓷材料适用于HF样品引入系统选择表（请注意炬管内孔孔径）92D.F自激式高频振荡器93P7/Prodigy/Profile/DRE高频振荡箱OscillatorBox高频振荡箱（内部）

95高压电源箱PN#122-00152

用于P7/ProdigyandProfileICPACOutputtoSpectrometerHVOutputtoOscillatorProfileonly炬管及炬管箱（垂直配置）加长观察窗负载线圈垂直炬管反光镜97炬管固定装置炬管及炬管箱（双观测配置）水平（轴向）观测窗负载线圈双观测炬管空气刀

散热罩98垂直（径向）观测窗双观测（径向）反射镜炬管固定装置计算机自控光源反射镜系统

AutoViewpositionADJ 可自动完成最佳化ICP观测位置调整可按用户要求:自动选择光源为垂直、水平 或汞灯观测方式有关参数：View=?RadialAxialHgLamp99

DualViewPlasmaofProdigyICP

DualView-AxialViewDualView-RadialView-SelectedbycomputercontrolledC1MirrorMirrorPosition#1MirrorPosition#2100…近距离看水平

/

双观测

炬管空气刀切割尾焰水平方向光路径炬管开槽便于垂直（径向）观测垂直方向光路径垂直观测反射镜101光学系统(光谱仪)

组成:石英窗、光源反射镜C1、入射狹縫、内光路（反射镜C2、中阶梯光栅、弧面棱镜反射镜C3)作用:分光(二维色散),将特定波长光线照到检测器的特定位置.

当测量紫外波段谱线时，需要提前进行光室驱气（≮2小时）要求:稳定有关参数:Optemp=~34.x

@

Heaterairout=35

Oppurge=?Off,Low,High

102等离子体入射狭缝/快门光源反射镜C1反射镜C2棱镜中阶梯光栅反射镜C3CID固态检测器Prodigy系列ICP-OES光学系统示意103检测器

组成:PRODIGY

CID电荷注入式固态检测器(Peltier制冷器)

作用:实现光电信号转换要求:灵敏稳定有关参数：CamTECT=-40（-36）CamWtrT=28

（30）

CamPurge

TECoolerLinkedToPlasmaYes

104数据处理系统

组成:A/D转换器,微处理器(CPU),I/O接口电路作用:处理电信号，其输出通过网线送给计算机要求:快速稳定有关参数：曝光时间ExposureTime=0.1~10sec（拍片子时）积分时间

IntegrationTime=10~30sec（样品分析扫描时）

105固态检测器及数据处理系统L-PAD芯片芯片工作时冷却到-40°C芯片表面无覆盖涂层检测器体积吹扫气体为高纯氩气（无水）石英窗口106一个实际样品在Prodigy的全谱图像VisibleRange>400nmUVRange<200nm107控制系统组成:

完成仪器功能所需的动作控制及安全连锁保护作用:

主要动作控制:

Gas:CoolantAuxNebulizerPurge(offlowhigh)

Water:RFWater检测

InnerChillerWater

Pump:

蠕动泵(OffRateFast)AirKnifePump(onoff)SourceMirror：AxialRadialHgLampTemperature：CamTECT

OpticsTempAutosampler,Shutter,etc.108控制系统功能示意图109PRODIGY－ICP控制系统110控制系统的核心------113-00142111安全连锁保护（Interlocks）氩气

Argon:Inputpressure:off@65PSI

low

@75PSI

high

@95PSI冷却水

RFWater:(flow)空气刀Airknife:(pressure)门

Door:(openclosed:Innerupperlower)功率调整器RFRegulator:(VoltageCurrent)温度Temperature:(highlow)蠕动泵

Pump:(stall)检测器驱气CameraPurge:(pressure)要求:准确稳定快速112Interlocks信号在软件中自动显示113第二部分：

PRODIGYICP的使用前应该注意的几个关键点

1141.两个温度；两个校准

光室温度OpＴｍｐ光学系统（光室）的温度到达34~35℃且稳定？检测器温度ＣａｍＴＥＣＴ

检测器（Camera)的温度到达-40℃且稳定？炬管位置优化ＰｏｓiｔｉｏｎＰｌａｓｍａ等离子体观测位置是否选对？校准？波长校准

ＡｌｉｇｎＷａｖｅｌｅｎｇｔｈ所选谱线的波长位置是否校准？

115在诊断页面观察OpTmp&CamTECT1162.ICP启动前的检查检查氩气压力应为80~90PSIor0.56~0.63MPa氩气通常用于等离子体气也可以用于Camera及光室的驱气（吹扫）气体的纯度应该高于99.998%(高纯氩）驱气（吹扫）也可以用氮气实现氮气的质量也是非常重要的：纯度一定要高于4.8相当于纯度99.998%以上（高纯氮）驱气（吹扫）的管路应该一直联通“overnight”状态时可以关闭驱气。但是不推荐当驱气压力过低时CameraCooler将自动关闭制冷功能重新恢复驱气后要等20分钟再启动CameraCooler功能117氩气驱气（吹扫）气路图除水分子筛气体控制模块5PSIProdigyControl检测器驱气压力传感器调压阀光室光室驱气冷却气辅助气雾化气（样品载气）光室驱气Argon99,998%排入大气限流器检测器驱气光路驱气阀118氮气驱气（吹扫）气路图除水分子筛气体控制模块5PSIProdigyControl检测器驱气压力传感器调节阀光室光室驱气冷却气辅助气雾化气（样品载气）光室驱气Argon99,998%排入大气限流器Nitrogen99,998%光路驱气阀检测器驱气N2/ArAr119ICP启动前的检查（续）光室驱气OpticPurge当分析样品需要使用到VUV波段即波长范围<190nm时，应将PurgeFlowRate设置为：High当驱气流量由Low切换至High时需要大约10~15min才能稳定当驱气流量改变以后，波长位置可能会发生些许漂移光谱仪的温度SpectrometerTemperature应稳定在34~

35°C在仪器控制页面检查相应显示仪器电源关闭后，光谱仪恒温加热器也随之停止工作重新升温至稳定值至少需要2小时在升温过程中波长位置会有漂移120炬管位置调整(1)炬管的基本位置好处–检出限指标会稍好些缺点–会使炬管（前端）的使用寿命有所下降驱气空气刀光路输入1-2mm1-2mm5-6mm121炬管位置调整(2)炬管较基本位置左移好处–等离子体更加强壮有力适合各类不同样品缺点–检出限指标会有所下降，炬管的使用寿命也会下降

1-2mm2-3mm光路输入

1~2mm驱气空气刀122炬管位置调整(3)空气刀较基本位置左移空气刀左移调整至较大间距4~6mm或许需要更加合适的驱气石英管及驱气管路接口器件好处-等离子体更加强壮有力、炬管寿命可以延长4-6mm2-3mmPurgePathInterface光路输入PurgePopTube空气刀123ICP启动前的检查最新型的驱气管路接口及石英驱气管124ICP启动前的检查这样的炬管位置可以获得更长的炬管寿命及更好的检出限指标结果6mm6mm125ICP启动前的检查更换已经磨损的蠕动泵管泵管的内径确定着进入雾化器的样品体积量不同的样品体积会有不同的分析结果已经磨损的泵管新的泵管1263.等离子体位置优化等离子体位置的调整、优化是获得好的分析结果的基础通过步进电机的调整改变光源反射镜C1的位置使得进入光路的光源最佳化确定垂直、水平及双向观测等离子体的最佳观测区域建议使用灵敏稳定的元素谱线如Mn257.610nm或Fe259.940（当然应该预先波长校准好）通过扫描元素谱线的强度确定等离子体最佳位置:

positionplasma选择等离子体的观测方式:viewoftheplasma127C1等离子体位置优化在仪器控制页面点击“PositionPlasma”在下拉菜单中选择等离子体寻峰优化所用的（元素）波长可以分别选择元素Mn用于水平方向；元素Fe用于垂直方向吸入含有1ppmMn及10ppmFe的溶液

点击“PeakPlasma”按钮仪器自动完成X方向、Y方向步进电机的粗调（10step)，细调(2step)过程水平（轴向）校准垂直（径向）校准1284.波长的位置检查及校准CID检测器将样品中被测元素的原子（离子）发射光转换成电信号相应的检测器通过软件定义并被称为可编程子阵列这样的可编程子阵列的位置必须要通过元素谱线的图像（光斑）预先校准好的原有方法中谱线的图像（光斑）位置可能已经发生变化了。。。

当光谱仪的驱气条件及温度发生变化时。。。光斑位置可能需要检查并通过“AlignWavelength”操作再校准

在校准之前应该先做汞参考线Hg253.652nm的自动校准129汞参考线的自动校准汞参考线253.652nm的发射是由仪器内置汞灯实现的利用软件中的“AutoAlign”按钮，自动完成汞参考线子阵列（光斑）位置的检查及校准软件可以自动进行当前最高强度像素位置与先前位置比较偏差dX&dY会提供给所有子整列（光斑）进行相应校正这个步骤可以补偿由于光谱仪温度及驱气条件变化带来的（光斑位置）漂移汞参考线253.652nm的坐标值代表检测器焦平面的Home（原点）130检查所选谱线子阵列的位置拍摄全谱图像吸入较高浓度的标准溶液在仪器控制页面选择观测方向在双观测仪器及水平观测仪器系统中，选择：水平（轴向）在垂直观测仪器系统中，选择：垂直（径向）点击“Echelle”图标并输入样品ID

使用合适的曝光时间（推出一个概念：ppm.S）较低浓度的元素曝光时间较长些：如20-30sec.较高浓度的元素曝光时间较短些：如10-20sec.较低发光性能（S/B)的元素（线）曝光时间要较长些；较高发光性能（S/B)的元素（线）曝光时间要较短些；点击“OK”.131检查子阵列的位置在元素选择目录下选择所需元素（线），并点击“AlignWavelength”选择最新的（刚拍摄的）全谱图像，并点击元素线下图中就是Cd228.802nm的子阵列位置与所拍图像（光斑）有位差ROI132检查子阵列的位置点击“Auto”按钮或使用箭头按钮使得光斑位于子阵列的中心点击“Accept”保存新的位置进行下一个元素（线）。。。。。133

您的

ICP系统

现在已经准备好了，可以做您的标准曲线及样品分析了…134第三部分：

PRODIGYICP的使用中

或许您可能遇到的几类问题

135正常：（基本状态）

小异常？（基本态偏移）

大异常？（基本态消失）故障…？！136故障的分类方法有多种：

按智能装置组成分类：硬件系统、软件系统

按信号类别：光学系统、电系统、气体系统、水系统、真空系统。。。

按功能类别：电源、气源、信号系统、控制系统（功能动作、安全连锁保护）、辅助系统（加热、冷却、去湿、净化）。。。

按仪器的使用期限：初期、中期、后期－－－（浴盆曲线）137故障分析判断的基础是没有故障…

即正常时仪器的应有状态

心中有数按故障来源类别：

内源性（自发性）：仪器本身：元器件老化所致功能下降、失常设计缺陷

外源性：环境因素：突变外设因素：异常仪器操作者：使用不当、误操作

仪器操作者主要任务就是让外源性故障率降到最低1381.（冷启动）开机时

不连接….核查开机顺序；

检查计算机网链障碍；

检查仪器有关软件（startup.file)检查仪器所在室温是否过低不升温….检查SALSA软件是否启动；

仪器所在室温是否过低（17℃）1392.（热启动）点燃等离子体时不能形成等离子体…无丝状放电(无亮光无兹兹声)

检查有否连锁信号存在?检查点火夹接触良好?有否放电?

检查炬管的氩气连接管是否正确?良好?…有丝状放电,但无法形成等离子体检查氩气的质量(纯度)---换气

检查RF冷却水质---换水检查炬管的位置是否正确?管路良好?

140点火夹的几种形式141点火夹的几种形式142P7新型 ICP的点火夹143144能形成等离子体，但是稳定不住…

等离子体形状正常但当蠕动泵on雾化气on时熄灭

检查RFPOWER,COOLANT值，可适当调整后再试

检查氩气质量

检查进样系统中是否有有机成分（对水基而言）

*典型案例：仪器能形成正常的等离子体，

也稳定工作，

但过一段时间后熄灭，熄火时伴随着爆破声…

何故？

3.做炬管位置优化

（PositionPlasma）时

不能显现如下图形AxialViewRadialView145需要考虑如下几个问题观测位置（View）选的对吗？等离子体点燃了吗？Mn或Fe溶液正确否？进样否？Mn或Fe相应的谱线波长校准否？C1的步进电机动作正常否？（Home正常否？）核查诊断页记录x、y坐标值是否偏离太远

（是否需要恢复缺省值ResetDefaults）1464.拍摄全谱图像时出现黄屏（马赛克）…检查观测方式选择(C1的位置）是否正确？溶液是否正确？浓度是否合适？全谱图像拍摄时曝光时间是否过短或过长？检测器与计算机是否正确连接？计算机有否防火墙等阻碍数据传递软件运行？快门工作正常否？147特殊案例：拍摄全谱图像时出现的怪异图像148149150相关系数r较差…做标准系列曲线过程中是否改动过仪器条件?比如:RFPOWER,COOLANT,NEB，Aux,PUMPRATE.etc进样系统是否调整好（某点示值RSD

）举例探讨正确方法：

STD0;STD1;STD2;

STD3;

STD45.做标准（系列）曲线时151

标准曲线范围是否过大(超出线性区间)?

扫描峰形

152标准溶液系列是否正确?静强度153如果已知标准样品的浓度在１ｐｐｍ左右，信噪比居中的元素谱线，其１０次平行样测试结果ＲＳＤ应该在1.0~1.5％范围内例如１ｐｐｍＭｎ标准溶液，Ｍｎ２５７.６１０ｎｍ(S/B=22000)测试１０次，如果ＲＳＤ﹥２.０％就应该查找原因了样品分析（积分时间、波长选择、背景点的选择等）应该在方法开发时完成，在软件使用培训中。本讲稿不深入展开。

6.已知样品测试时精度差（RSD大）154灵敏度（影响灵敏度的几个因素）

可能的突变因素检测器的信噪比条件是否最大？（检测器温度）分析参数中积分时间是否合适谱线波长校准（子阵列）选择是否合适？等离子体观测位置是否最佳？等离子的功率（ＲＦＰＯＷＥＲ）是否合适？雾化效率是否最佳？可能的渐变因素

光学器件的污染：石英（驱气）窗口？光源反射镜？

进样系统的变异：蠕动泵泵管、雾化器、管路等

样品沉淀、吸附、析出155稳定性（影响稳定性的几个因素）

光谱仪的稳定性影响其稳定性的因素：温度、驱气、振动

判定方法HGLAMPTEST等离子体的稳定性影响其稳定性的因素：供电电源、氩气、炬管箱

判定方法

ARGONTEST进样系统的稳定性影响其稳定性的因素：泵管、蠕动泵、雾化器、雾室判定方法

ST（RSD）TEST156以小问答测试方式做个总结如果HGLAMPTEST&ARGONTEST结果精度都差----------

----光谱仪如果HGLAMPTEST：OK但是ARTEST结果精度差--------等离子体如果HGLAMPTEST：OK但是

其它溶液分析结果精度差----进样系统如果有些元素Ba,Sr,Cu数据结果波动大，而As的精度还可以---

RF功率157结果不理想（即时）标准曲线系列标物与实际样品相差很大基体差别浓度差别介质差别温度（粘度）差别

7.做实际样品分析时158结果不理想（渐变，漂移）

造成仪器结果漂移的因素大致有温度：基础温度（开始工作时的温度）实验室温度２０～２５℃（⊿≤２℃／ｈｒ）氩气压力：建议使用仪器专用双级调节阀(152TIN-125-TF4)

泵管疲劳极限：雾化器堵塞：雾室污染：排风流量：

159160８．？？可以提出问题供讨论第四部分：PRODIGYICP的使用后日常维护性保养1611.ICP相关的外部设备

相关外设:

计算机系统

（

独立RS232口）

RFWater射频振荡箱水冷却器

CamChiller检测器水冷却器

ACPOWER交流稳压器（或UPS)

排风系统

！！作用:保证仪器正常工作所需条件要求:稳定可靠1622.仪器对使用环境的要求环境:

温度:20~28℃(⊿≤2℃/1hr)

湿度:50~75％洁净度:无粉尘电源:单相220V±10VAC30A;接地电阻≤４Ω氩气:

纯度≥99.995%(PROFILE)纯度≥99.999%(PRODIGY)其中：H２O＜5ppm冷却水:

电阻率≥10MΩ·cm排风量：≥11m³/min1633.仪器自身的要求仪器冷却风入口过滤器:清洁RFWATER:过滤器、水清洁(低电导率)CamChillerWater:温度正确水流正常水质

ICP箱:炬管:清洁雾化器雾室:清洁点火夹炬管架:清洁电感线圈:清洁石英窗口:清洁进样系统:蠕动泵:滚动滑快清洁泵管进样针:有效清洁

清洁!!!164请随时关注仪器软件中关于维护的提醒165仪器软件中的常规提醒服务166空气过滤器的更换空气过滤器是两片特制的滤尘海绵片在仪器左右两侧各有一片：左侧（大）主要给控制电路及低压电源散热风过滤；

右侧（小）主要给RF射频发生器散热风过滤经过滤后的空气用于冷却产生6KV高压的电路部件灰尘可能会影响及损坏高压部件空气过滤器（海绵片）要经常检查并清理如果老旧损坏要及时更换没有装好空气过滤器（海绵片）的仪器不能运行167检测器冷却水内部冷却水系统功能：保证检测器制冷条件每天都要检查水位(软件中第三天自动提醒)每个月换水一次或者发现水有颜色了如果生有水藻可能会堵塞管路检查

冷却

水液位168检测器冷却水重新灌装冷却水关闭系统电源拆下仪器前面板拿起小水罐并快速倒空再注满大约0．8Ltr.蒸馏水打开系统电源举起水罐排出气泡（可见急速的返回水流）169检测器吹扫气体的干燥器检测器的吹扫气必须非常干燥含水量应<3ppm检测器芯片将被制冷-40°C，吹扫气中的水蒸气会在芯片表面结冰检测器气体干燥器内部装有分子筛实现去水功能为了检测器的安全每年应该更换气体干燥器已经饱和状态的干燥器继续使用会造成检测器的永久性损坏！由此会产生不该发生的昂贵的维修费用的！！！(注：此项不在保修范围）检测器吹扫体积干燥器芯片表面-40°C170检测器吹扫气体的干燥器干燥器的部件号PN#312-00072关闭系统电源并关闭吹扫气气源阀门拆下仪器前面板,解除固定取出干燥器拆下管连接，释放气体压力拧下新的干燥器堵头接上管路（可以使用原有连接件）拧紧管接头，确保无泄漏(用泡泡试试)接通吹扫气气源，吹4小时以上重新启动检测器制冷两侧都有堵头171样品蠕动泵的润滑样品泵的润滑有利于延长泵管的使用寿命.泵的１２个小滚筒围着各自的轴旋转在１２个小滚筒的每一个侧面缝滴上一滴润滑油（２４个缝）调整泵夹的压力螺钉得到适合的压力；在能够保证样品平稳提升的前提下，压力尽量小。以延长泵管走液的稳定性及使用寿命每个缝一滴172RFWater循环冷却器RFWater循环冷却水给高频振荡器冷却每天要检查水位每两个月要更换一次水如果水的电阻<5KOhm/cm(即＞200µS电导率）时

，可能