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等離子體原子發(fā)射光譜儀原理
等離子體原子發(fā)射光譜儀是一種以電感耦合高頻等離子體為光源的原子發(fā)射光譜裝置。由高頻發(fā)生器、等離子炬管、進樣系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、測光系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。
等離子炬管置于耦合線圈中心，內(nèi)通冷卻氣、輔助氣和載氣，高頻發(fā)生器向耦合線圈提供高頻能量，在炬管中產(chǎn)生高頻電磁場。用微電火花引燃，讓部分氬氣電離，產(chǎn)生電子和離子。電子在高頻電磁場中獲得高能量，通過碰撞把能量轉(zhuǎn)移給氬原子，使之進一步電離，產(chǎn)生更多的電子和離子。當(dāng)該過程像雪崩一樣進行時，導(dǎo)電氣體受高頻電磁場作用，形成一個與耦合線圈同心的渦流區(qū)。強大的電流產(chǎn)生的高熱把氣體加熱，從而形成火炬形狀的可以自持的等離子體。
等離子體焰炬分為三個區(qū)域：感應(yīng)區(qū)、標(biāo)準(zhǔn)分析區(qū)和尾焰區(qū)。感應(yīng)區(qū)在耦合線圈中心，溫度達10000K；標(biāo)準(zhǔn)分析區(qū)位于感應(yīng)區(qū)上方，這是光譜分析的取光區(qū)(或稱測光區(qū))，溫度達7000K左右；尾焰區(qū)在標(biāo)準(zhǔn)分析區(qū)上方。
由于高頻電流的趨膚效應(yīng)，等離子體呈環(huán)狀。試樣氣溶膠通過的是溫度較低的中心通道，因此不易擴散到ICP火焰周圍而形成產(chǎn)生自吸的冷蒸氣層。
試樣由載氣帶入霧化系統(tǒng)進行霧化，以氣溶膠形式進入軸內(nèi)通道，在高溫和惰性氬氣氣氛中，氣溶膠微粒被充分蒸發(fā)、原子化、激發(fā)和電離。被激發(fā)的原子和離子發(fā)射出很強的原子譜線和離子譜線。分光檢測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將各元素發(fā)射的特征譜線及其強度經(jīng)過分光、光電轉(zhuǎn)換、檢測和數(shù)據(jù)處理，zui后由打印機輸出各元素的含量。
在ICP光譜儀中，元素的光譜定量分析的依據(jù)與火焰發(fā)射光譜法相同。