電感耦合等離子原子發射光譜（ICP-OES)原理、工作

ICP-OES原理介紹

電感耦合等離子原子發射光譜儀(yi) （ICP-OES）是測定樣品中特定元素含量的分析儀(yi) 器，ICP-OES測量的原理基於(yu) 原子和離子會(hui) 吸收能量使所含電子從(cong) 基態躍遷到激發態這一事實。在ICP-OES中，這種能量的來源是在 10000 K 高溫下工作的氬等離子體(ti) 的熱量。

激發態原子在返回低能級時會(hui) 發射特定波長的光，這正是 ICP-OES 進行測量的依據。

電子從(cong) 高能級返回低能級（通常是基態）時，發射出特定波長的光。原子或離子的種類（即它是哪種元素的原子或離子）及電子一直在其間躍遷的不同能級共同決(jue) 定了所發射光的波長。

在每一波長發射的光強度與(yu) 發生相應躍遷的原子或離子數成正比。朗伯-比爾定律描述了光強度與(yu) 元素濃度之間的關(guan) 係。

ICP-OES儀(yi) 器如何工作

依據 ICP-OES 原理，ICP-OES 儀(yi) 器檢測主要通過以下幾方麵實現：

1.采用氬等離子體(ti) 激發原子或離子，

2.測量原子或離子中的電子返回基態或較低能量狀態時發射的光強度，

3.根據校準曲線圖計算溶液中特定元素的濃度

樣品引入係統

液體(ti) 樣品被抽入霧化器，使用氬氣流將其霧化為(wei) 氣溶膠微粒。隨後，氣溶膠微粒進入霧化室，將大液滴分離出去，剩下的氣溶膠微粒進入等離子體(ti) 炬管。

等離子體(ti) 炬管

電感耦合等離子體(ti) (ICP) 是測量使用的能量源。它看起來就像是在一根玻璃蠟燭上燃燒的火焰，蠟燭的周圍環繞著金屬線圈。等離子體(ti) 炬管由三個(ge) 同心玻璃管構成。氬氣從(cong) 外層的兩(liang) 個(ge) 玻璃管之間流過，玻璃管炬管周圍的環繞線圈則是電流的通路。電流產(chan) 生磁場。

放電產(chan) 生的火花進入氬氣流形成等離子體(ti) 。能量從(cong) 炬管的環繞線圈傳(chuan) 遞到氬氣中，維持著等離子體(ti) 。

另一股氬氣流載著樣品氣溶膠自下而上穿過等離子體(ti) 炬管中心。等離子體(ti) 的熱量將樣品中的溶劑蒸發，促使樣品分子裂解為(wei) 原子和離子，同時為(wei) 這些原子和離子中的電子激發提供能量，將它們(men) 激發到更高的能級。

射頻發生器

射頻發生器 (RF) 基本上就是一個(ge) 盛裝電子元件的盒子，其中的電子元件產(chan) 生射頻能量通過等離子體(ti) 炬管的環繞線圈。儀(yi) 器操作人員可以控製射頻功率來改變等離子體(ti) 的能量水平。當樣品中檢測元素的濃度很低時，可能需要調高射頻功率，同時降低樣品通過等離子體(ti) 炬管的流速。這種改變可以讓樣品氣溶膠以更慢的速度通過能量更高的等離子體(ti) — 以便所有原子和離子都能發射光而被成功檢測。

光譜儀(yi)

激發態電子回到較低能級時伴隨著特定波長的發射光 — 波長取決(jue) 於(yu) 元素本身及其電子躍遷的能級。如果樣品中存在多種原子，就會(hui) 發射出不同波長的光。光譜中出現的尖峰稱之為(wei) 分析譜線（有時或稱之為(wei) 發射線）。每種元素可能有多條分析譜線，每根分析譜線處於(yu) 不同的波長。電子在其間躍遷的不同能級水平決(jue) 定了分析譜線的波長。

對某一特定元素來說，雖然其任何分析譜線均可用於(yu) 測量，但通常均選用能量最強的那根分析譜線。

等離子體(ti) 中原子和離子的發射光通過鏡子和其他光學部件被導入儀(yi) 器的光譜儀(yi) 中。在光譜儀(yi) 內(nei) 部進行分光（正如棱鏡將白光分解為(wei) 彩虹光帶），以便在非常精確的不同波長處測量光強度。隨後使用檢測器測量每一波長處的分光強度。

檢測器

ICP-OES 儀(yi) 器中使用的檢測器近年來變化很大。現在通常使用看起來類似計算機芯片的電荷耦合器件 (CCD)。其芯片表麵劃分為(wei) 不同的像素，每個(ge) 像素測量一個(ge) 不同波長處的光子。

在安捷倫(lun) ICP-OES 儀(yi) 器中，167–785 nm 範圍內(nei) 每個(ge) 波長的光強度都會(hui) 被同時測量。

計算機化儀(yi) 器控製

儀(yi) 器收集信息，反饋給控製計算機（通常是運行 MS Windows 操作係統的標準 PC）。
專(zhuan) 業(ye) 儀(yi) 器控製軟件利用樣品分析前進行的校準，計算樣品中各元素的濃度。統計分析結果、保存儀(yi) 器設置為(wei) 分析方法、生成分析報告均由軟件完成。
現代智能 ICP 儀(yi) 器配備傳(chuan) 感器網絡，應用複雜算法監控著自身的運行情況。如果需要維護支持，或者某處需要維修以確保正確測量時，儀(yi) 器會(hui) 通知用戶。安捷倫(lun) ICP-OES 儀(yi) 器等智能 ICP 儀(yi) 器能夠讓用戶深入了解待測樣品，甚至能對測量選用的zui佳波長提供建議，以確保每次分析都獲得理想結果。