VARIANESICP原理部分.PPTVIP

Varian 700-ES系列全谱直读等离子发射光谱仪培训讲义 美国瓦里安公司中国南区市场部 ICP-OES 基本原理 概 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进。到了60年代中期，Fassel和Greenfield分别报道了各自取得的重要研究成果，创立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重大的突破，从此，原子发射光谱分析技术又进入一个崭新的发展时期。与此同时，其它等离子体光谱分析技术（直流等离子体、微波等离子体）也得到了长足的进步。 ICP-OES能分析约73种元素 原子光谱原理 物质被热激发成原子和离子 测量原子和离子吸收和发出的光 即△E=hv=hc/λ 量子理论：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 原子发射能量示意图 吸收和发射 原子发射光谱的定性原理 量子力学基本理论: 1）原子或离子可处于不连续的能量状态，该状态可以光谱项来描述； 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，其核外电子就从一种能量状态（基态）跃迁到另一能量状态（激发态）； 3）处于激发态的原子或离子很不稳定，经约10-8秒便跃迁返回到基态，并将激发所吸收的能量以一定的电磁波辐射出来； 4）将这些电磁波按一定波长顺序排列即为原子光谱（线状光谱）； 5）由于原子或离子的能级很多并且不同元素的结构是不同的，因此，对特定元素的原子或离子可产生一系列不同波长的特征光谱，通过识别待测元素的特征谱线存在与否进行定性分析。 半定量 半定量是对样品中一些元素的浓度进行大致估算。与定量分析相比较，半定量希望通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行一次曲线校正，并将标准曲线储存起来。然后在需要进行半定量时，直接采用原来的曲线对样品进行测试。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。 定量分析基础 I = KNX 其中： I：光谱强度 K：常数 N：原子浓度 X：接近1的指数 全谱直读电感耦合等离子发射光谱仪 工作模式： 通过一次测定,同时记录样品中待测元素的所有发射谱线,不管这些谱线是在紫外区，还是在可见区,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。 性能特点： 1、由于具有同时记录待测元素的所有发射谱线的功能,所以，可以通过选择合适的谱线，有效避免光谱干扰； 2、同一元素，具有很多分析谱线，不同元素具有不同的灵敏度，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； 3、分析速度极快； 4、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。 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。 等离子体溫度 等离子体区域 等离子体形成过程 ICP炬形成过程 1）Tesla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----互相碰撞----雪崩现象----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----内管通入氩气形成环状结构样品通道----样品蒸发、原子化、激发。 ICP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)----涡流表面电流密度大----环壮结构----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：通过选择分析高度，避开涡流区。 5）自吸效应小：样品不扩散到ICP周围的冷气层，只处于中心通道，即是处于非局部力学系统平衡； 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） 不足：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（1） 分析技术比较（2） ICP-OES小结 1、元素分析技术； 2、宽线性范围ppb~%； 3、可分析70多种元素； 4、精密度优于1%； 5、化学干扰少； 6、分析速度快。 原子基态 原子激发态 h