ICP-AES剖析.ppt

Inductively Coupled Plasma torch电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES)及其应用1. ICP-AES的发展史2. ICP的产生和发射光谱分析的原理3. ICP-AES光谱仪的介绍4. ICP-AES的应用5. ICP-AES分析法的分析性能和干扰6. ICP和其它分析技术的联用1.ICP-AES的发展史1.ICP-AES的发展史 1884 Hittorf首次发现高频感应放电现象 1922 Babat 人工实现高频感应放电 1961 Reed 设计了切向通入冷却气的高频放电装置 1975 美国ARL公司生产了第一台商用ICP-AES多色仪 1979 GC-ICP-AES,HPLC-ICP-AES等联用技术开始报道2. ICP的产生和发射光谱原理2. ICP的产生和发射光谱原理什么是等离子体?等离子体是指具有相当电离程度的气体, 它由离子,电子和未电离的中性粒子组成它的正负电荷密度几乎相等, 整体看是电中性等离子体可导电,当电流通过是产生高温,可使分子分解, 并增加激发态原子的数目可作为发射光谱的激发源2.1 ICP的产生 环形等离子体环形等离子体负载线圈负载线圈外管外管内管内管中管中管分析通道分析通道在高频感应线圈内安装一个三层同心石英炬管，当外管由切向通入外气流，由中间管轴向或切向通入中气流，接通高频电源，并用Tesla 线圈“引燃”，便可形成等离子体。之后，由内导管导入载气，便可在等离子体轴部钻出一条通道，形成环状等离子体，分析样品由此被带入到等离子体中，完成原子化和激发过程。 ICP环状结构形成的原因ICP环状结构是ICP具有良好分析性能的关键a. 高频电流的趋肤效应b. 内管载气的气体动力学作用2.2 发射光谱分析的原理气相状态的原子（或离子）获得能量，被激发至激发态，然后发射出谱线谱线的波长都是特征的，能级之间的能量差满足 E=h一般情况下，谱线强度和产生该谱线的元素浓度之间满足I=k*c+b的关系 3. ICP-AES光谱仪的介绍RF发生器等离子火炬分光部分检测器雾化器Ar气钢瓶样品溶液进样装置ICP-AES仪器组成框图仪器组成框图气路控制RF(高频)发生器本仪器采用40.68MHz的它激式高频发生器额定功率1.5KW功率漂移不超过1%ICP火炬火炬雾化器和双层雾室玻璃同心雾化器和双层雾室示意图ICP-AES的光路系统1m焦面光栅光电倍增管光路准直系统 Hg的2536A谱线作准直光路氩气和气路系统等离子气，冷却气和载气均为99.99%的纯氩气。因为氩气为惰性气体，不因分子解离吸收能量，不和分析样品形成难分解化合物，光谱简单。氩气经减压阀减压自钢瓶至仪器4. ICP-AES的应用4. ICP-AES的应用ICP-AES可应用于水质，环境及生物样品，地质物料，金属合金及各种化学制品的分析石油化工科研中的应用各类催化剂的成分分析及生产催化剂原料的成分分析各类含有机金属添加剂的有机产品中金属含量的分析各类有机产品中污染，催化剂沉积和管道磨损引入的金属含量的分析ICP-AES测定硅藻土中的Al、Na、K、Ca和Mg的含量仪器的实验条件BAIRD公司PS-6真空型等离子发射光谱仪入射功率1.1kw冷却气、等离子气、载气为15、1.5、1.5L/min积分时间为4*5sed元素波长（nm)Al308.21Ca393.37Mg279.55Na589.59Fe259.94溶样称取样品0.1g 于四氟烧杯中，少量去离子水润湿后，加入氢氟酸5ml+硝酸3ml， 加热至近干，稍冷后加去离子水10ml，再加热至溶液澄清，冷却后定容实验由于样品中大量Si以SiF4 形式挥发，可以不考虑被测元素之间的干扰结果 元素样品AlCaMgNaFe云南硅藻土1.340.270.320.0650.93内蒙硅藻土0.350.0320.0860.0280.13吉林硅藻土1.060.130.100.110.435. ICP-AES的分析性能和干扰5. ICP-AES的分析性能和干扰5.1 ICP-AES的分析性能可从它的检出限，精密度，分析校准曲线的线性范围和多元素测定能力来评价。5.1.1 检出限 定义为净测量值等于背景或空白测量标准偏差3倍时所对应的分析物浓度。检出限高低取决于仪器操作参数，进样方法和元素性质。对于多数元CL一般为0.1-100ng/ml。与经典光谱分析近似。5.1.2 精密度精密度一般用标准偏差RSD（%）表示。一般场合RSD（%) =10%是可以达到的。本仪器RSD可小于2%。从精密度的角度，ICP-AES优于其它分析方法。5.1.3 准确度准确度用系统误差来衡量，系统误差是由于各种干扰效应所引起。ICP-AES的总误差一般不大于10%。优于电弧和火化分析法，与原子吸收相当。.1.4 线形分析范围ICP-AES的分析校准曲线一般有较大的线性范围，可达4-6个数量级。5.1.5同时或多元素的测定能力5.2 ICP-AES的干扰效应5.2.1 非光谱干扰雾化去溶干扰挥发和原子化干扰激发和电离干扰雾化去溶干扰雾化去溶干扰为非特征干扰指干扰成分B可能改变溶液的物理性质（如黏度，表面张力等），从而改变吸入速度，雾化效率和雾滴大小分布特性和空间分布特性，最终导致谱线强度变化。挥发和原子化干扰ICP的温度比较高，使得该干扰很小。但有个别干扰物存在，导致形成较大气溶胶颗粒时，可至挥发不完全，引起光谱谱线变高，变窄。激发和电离干扰指易电离的干扰剂引起的光谱改变5.2.2 光谱干扰及校正光谱干扰包括连续背景辐射和谱线重叠干扰。背景辐射和背景干扰背景干扰来自于纫致辐射，杂散光效应和离子-电子复合过程带光谱及多线光谱发射和谱线重 叠干扰指由于稳定分子的带光谱和某些过渡元素多线光谱辐射，当光谱仪线色散率和分辨率不足时引起的光谱强度的变化水和高浓度水和高浓度Ca溶液背景水平及受干扰曲线溶液背景水平及受干扰曲线0 05 05 01 0 01 0 0第 一 季 度第 一 季 度第 四 季 度第 四 季 度1B247.77nm2Mn257.61nm3Fe259.94nm4Mg279.55nm5Al309.27nm6Sr407.77nm7P429.82nm8Ba455.40nm9Na589.00nm10Li670.78nm11K766.49nm光谱重叠干扰示意图光谱重叠干扰示意图6. ICP光谱法的新进展6. ICP光谱法的新进展6.1 非Ar-ICP-AES6.1.1 N2-Ar-ICP和N2-ICP优点：较低的运转费用；较多的热量转移至分析物气溶胶粒子；对Ar-ICP的激发过程研究起到作用。缺点：分子带发射增多；轴向通道直径变小。6.1.2 空气-Ar-ICP优点：费用比N2-ICP更低；分析性能部分改善。缺点：有较强的炭谱；多数元素检出能力不如常规Ar-ICP6.1.3 He-ICP由于He的电离能比Ar高，所以对于难激发元素的分析可能是有利的6.2 ICP和其它技术的联用ICPGCMSAASAFS分子荧光HPLC 色谱-ICP-AES 包括GC-ICP-AES, LC-ICP-AES, HPLC-ICP-AES 优点：判断元素存在的价态 有效减少分析时的光谱干扰 ICP-MS该方法是将ICP作为质谱（MC）的离子源优点：光谱干扰比ICP-AES小 可在大气压下连续工作 比ICP-AES具有更好的检出限