– 等离子体的最高温度10000K 磁力线
• 元素被激发（发光源） 高频耦合线圈 →ICP发射光谱分析
等离子体
样品粒子
•ICP-AES(OES)
ICP Atomic Emission Spectrometry (Optical Emission Spectrometry)
ICP发射光谱分析法
• 元素分析 • 溶液进样
灵敏度 和检出极限
• 灵敏度：工作曲线的斜率 (只涉及吸收信号的大小) • 检出限: 样品溶液中目的元素的可检出的最低
浓度. (涉及信号强度和基线噪音两个因素) • 背景等效浓度：背景信号相当的浓度。
样品的前处理及 仪器的维护
溶解样品的基本要求
• 待测元素完全进入溶液 • 溶解过程待测元素不损失 • 不引入或尽可能少引入影响测定的成分 • 试样溶剂具有较高的纯度，易于获得 • 操作简便快速，节省经费等
ICP发射光谱分析中的干扰
• 物理干扰 • 化学干扰 • 离子化干扰 • 光谱干扰
干扰的校正
• 基体匹配
• 可消除物理、离子化干扰。注意不纯物的混入。
• 内标校正
• 可消除物理干扰。注意内标元素的选择(电离电位)。
• 背景校正 校正光谱干扰 • 校正系数法
几个常用概念
• 灵敏度 • 检出限（DL）定量下限（LQD） • 背景等效浓度（BEC）
样品的前处理（溶液化）-2
湿式分解法
样品 + 酸 低温（～300℃）加熱。适用于挥发元素。 对于有机物的分解需要很长时间（数時間～数日）。 注意酸、容器及周围操作环境带来的污染。 例）钢铁、其他金属及合金、生物样品、食品、塑料制品等。
高压分解
样品 + 酸在特弗隆制密闭容器中、一百多度加热高压下分解。 例）沉积物、土壤、粉尘、陶瓷、生物样品、食品等
ICP发射光谱分析法
目录
① ICP发射光谱分析法原理 ② ICP发射光谱仪的构成 ③ ICP发射光谱分析法的应用 ④ 样品的前处理及仪器的维护
ICP发射光谱分析法 原理
ICP：Inductively Coupled Plasma
电感耦合等离子体
• 等离子体・・・・・
“高温下电离气体（Ionized gas）” “离子状态” “阳离子和电子数几乎相等”
双筒雾室
旋流雾室
ICP-AES 样品导入部
将样品溶液雾化连续导入ICP中
ＩＣＰ
等离子炬管
高频线圈
冷却气 (Ar) 等离子（辅助）气 (Ar)
雾室
雾化器
样品溶液
• 冷却气 等离子气(9L/min-15L/min) • 等离子气 辅助气(0.2L/min-1.2L/min) • 载气 注入气(0.2L/min-1.2L/min)
ICP发射光谱仪的构成
ICP-AES光谱仪结构
R.F 发生器
ICP
分光器
检测器
数据处理
R.F高频发生器
• 27.12MHz,40.68MHz
• 高频发生器
输出功率稳定性好、点火容易、发热 量小、火焰稳定、有效转换功率高、 能对不同样品及不同浓度变化时抗干 扰能力强
气动雾化器(同心型)
雾室
• 单管雾室 • 双管雾室 • 旋流雾室
定量分析
• 通过测定目的元素特征谱线的强度，确定该元素在样 品中的浓度。 I = Amn hνN0（gm/gn）e-E/kbT
在一定的实验条件下
I =AC
A为常数，C为目的元素的浓度
ICP-AES可测定的元素
ICP-AES的特长
• 溶液进样、标准溶液易制备 • 高灵敏度（亚ppb～） • 高精度（CV < 1%） • 化学干扰少 • 线形范围宽（５～６个数量级） • 可同时进行多元素的定性定量分析
• 生物化学 • 环境化学 • 地球化学 • 石油化学
定量分析
工作曲线法
标准样品的组成与实际样品一致 在工作曲线的直线范围内测定 使用无干扰的分析线
定量分析
标准加入法
测定范围的工作曲线的直线性 应有1-3个添加样品 使用无干扰的分析线
工作曲线法和标准加入法
工作曲线法
标准加入法
工作曲线
y1=2～10×y0 y0
Fassel炬管
等离子炬观测位置
ICP-AES 分光器
• 选择分辨出目的元素的特征谱线
Plasma
Spherical Collimating
Mirror
Torch
Grating
PMT detector
UV Spectrum
IR Spectrum
Spherical Focusing Mirror
检测器-光电倍增管
阴极
光电倍增管工作原理
计算机功能
• 程序控制：仪器各部件的起动、关闭 • 时实控制：时间监控、远程诊断、信息转移 • 数据处理 • 谱线数据库专家系统
ICP发射光谱分析法的应用
定性分析 定量分析 半定量分析 需进行使样品溶液 工业分析 • 食品卫生 • 医药卫生
离子・发射光谱的产生
E1 E0
离子化（游离）
E2 激发状态
频率ν
电子 原子核
离子化
离子 能级 エネル ギ－
２ １
Ｅ２
Ｅ１
ｈν ΔＥ
◆在等离子体中元素离子化 ◆在等离子体中元素发射特征波长的光
原子发射光谱分析的基本原理
定性分析
• 不同元素的原子由于结构不同而发射各自不同的特征 光谱，根据元素的谱线可以确定该元素是否存在于样 品中。
微波消解法
・ 可在短时间内进行分解 ・ 由于在密闭状态下分解，无挥发 ・ 减少来自环境的污染 ・ P/C控制
可控制在同一 条件下进行日常分析
适用于微量元素、样品量少的分析
器皿的洗涤
• 使用后的玻璃及聚四氟乙烯器皿用一般蒸馏水冲洗3次。 • 浸没在6N的硝酸溶液中5天以上。 • 取出后分别用一般蒸馏水冲洗5次以上，高纯水冲洗3次。
样品的前处理（溶液化）-1
稀释法
用纯水、稀酸、有机溶剂直接稀释样品。 只适用于均匀样品 例）排放水、电镀液、润滑油等
干式灰化分解法
在马弗炉中加热（400～550℃）样品，使之灰化 。 短時間（数時間）分解、同时处理多个样品 试剂的少量化、操作簡便性 注意低沸点元素Hg,As,Se,Te,Sb的挥发 例）食品、塑料、有机物粉末等
微波 ＋ 压力容器
密闭体系分解、低沸点元素的挥发少,分解时间短。 来自操作环境和试剂的污染少、酸的使用量少。 例）沉积物、土壤、粉尘、陶瓷、生物样品、食品等。
高压分解法
样品＋酸在高温（~200℃）、高压（100PSI～）下进行分解。 特点： ・ 可在短时间内进行分解 ・ 由于在密闭状态下分解，无挥发 ・ 减少来自环境的污染