电感耦合高频等离子体原子发射光谱分析(ICP—AES)

电感耦合高频等离子体原子发射光谱分析（ICP—AES）

本章要求：

电感耦合高频等离子体原子发射光谱法是以电感耦合等离子焰炬为激光源的一类新型光谱分析方法（Inductively Coupled Plasma—Atomic Emission Spectrometry，简称ICP—AES）。由于该法具有检出限较低、准确度及精密度高、分析速度快和线性范围宽等许多独特的优点，因此在国外ICP—AES法已发展成为一种极为普遍、适用范围极广的常规分析方法，并广泛用于环境试样、岩石矿物、生物医学以及金属与合金中数十种元素的分析测定。在国内ICP—AES法的研究工作始于1974年，现已有上千个科研单位、大专院校、工厂以及环境监测等部门拥有了此种分析手段，ICP—AES法已成为近年来我国分析测试领域中发展最快的测试方法之一。为了使这种新型分析技术在环境监测中得到普及，环境监测人员必须对ICP—AES法有所了解，在学习中应掌握以下几方面的知识。

1、电感耦合等离子体（ICP）光谱技术的发展概况。

2、ICP光源的理论基础。

3、ICP所用的高频电源。

4、ICP所需的进样装臵。

5、ICP炬管及工作气体。

6、ICP仪器的分光、测光装臵。

7、ICP-AES法的分析技术。

8、ICP-AES法的应用。

9、有机试液的ICP光谱分析。

10、ICP-AES法和其他分析技术的比较。

参考文献

1、光谱学与光谱分析编辑部，《ICP光谱分析应用技术》，1982年，北京大学出

版社。

2、蔡德，《光谱分析辞典》，1987年，光谱实验室编辑部。

3、陈新坤，《电感耦合等离子体光谱法原理和应用》，1987年，南开大学出版

社。

4、不破敬一郎，《ICP发射光谱分析》，1987年，化学工业出版社。

5、辛仁轩，《电感耦合等离子体光源—原理、装臵和应用》，1984年，光谱实

验室编辑部。

6、《分析技术辞典，发射光谱分析》，1980年，科学出版社。

7、高铮德，《光谱分析常识》，1985年，光谱实验室编辑部。

8、[美]Akbar Montaser and D.W.Golightly，陈隆懋等译，《电感耦合等离子

体在原子光谱分析法中的应用》，1992年，人民卫生出版社。

9、魏复盛等，《原子吸收光谱及其在环境分析中的应用》，1988年，中国环境

科学出版社。

10、《高频电感耦合等离子光源光谱分析》，1982年，地质出版社。

11、魏复盛等编，《水和废水监测分析方法指南》（中册），1994年，中国环境

科学出版社。

12、魏复盛等编，《水和废水监测分析方法指南》（下册），1997年，中国环境

科学出版社。

一、填空题（共10题）

1、ICP—AES法的主要优点是

、、、。

答：检出限低精密度与准确度高线性范围宽同时或顺序测定多元素

2、目前商品ICP光谱仪的主要类型有、、、、

。

答：ICP摄谱仪 ICP光亮计 M+1型ICP光谱仪顺序扫描型光谱仪 n+m型ICP 光谱仪

3、影响ICP—AES法分析特性的三个重要因素是、、。答：高频功率观测高度载气流量

4、形成稳定的ICP放电所必须具备的三个条件是、、。

答：高频电磁场工作气体等离子体炬管

5、高频发生器（又称射频功率发生器）按照工作原理可分为、

两种。

答：自激式他激式

6、ICP—AES法存在的主要干扰

有、、、、。

答：物理干扰光谱干扰化学干扰电离干扰去溶干扰

7、由于高频发生器工作时会产生、、、、，所以必须注意安全防护。

答：高频电磁场紫外辐射有害气体噪声可能引起高频触电

8、ICP—AES法的进样方法主要分为、、三种方式。

答：液体进样气体挥发进样固体进样

9、ICP光谱法非发射技术主要有、、、。答：ICP—MS ICP—AFS ICP—AAS ICP—LE1S#

（#激光增强电离光谱法）

10、目前ICP较典型的联用技术主要有、、、、

、。

答：GC-ICP-AES GC-ICP-MS HPLC-ICP-AES HPLC-ICP-MS SFC##-ICP-AES SFC-ICP-MS

（##超临界流体色谱）

二、问答题（共41题）

1、什么叫发射光谱？

答：物质受激发而发射光所形成的光谱，统称发射光谱。

蔡德，《光谱分析辞典》，P93。

2、发射光谱通常分为几种？

答：分为三种。（1）由灼热的固体所产生的连续光谱。（2）由分子的被激发而发射的带光谱。（3）由原子或离子的被激发而发射的线光谱。

《分析技术辞典发射光谱分析》，科学出版社，P2。

3、什么是发射光谱分析？

答：利用试样中原子或离子所发射的特征光谱（原子发射光谱）或某些分子或基团所发射的特征带光谱（分子发射光谱）的波长或强度来检测元素的存在和它们的含量，叫发射光谱分析。

《分析技术辞典发射光谱分析》，科学出版社，P3。

4、试述发射光谱分析的主要过程。

答：（1）将试样转变成气态并激发使之发光。（2）把产生的光辐射，用棱镜、光栅等分光仪器分解成光谱。（3）检定光谱中元素的特征谱线的存在与否或测量其强度，就可进行定性或定量分析。

《分析技术辞典发射光谱分析》，科学出版社，P3。

5、什么是等离子体？

答：等离子体是物质在高温条件下，处于高度电离的一种存在状态。由原子、离子、电子和激发态原子、离子组成，总体呈电学中性和化学中性。为物质在常温下的固体、液体、气体状态之外的第四状态。

《分析技术辞典发射光谱分析》，科学出版社，P45。

6、简述等离子体的分类。

答：

等离子体

热等离子体

低温等离子体

高铮德，《光谱分析常识》，P25。

7、什么是等离子体光源？

答：即等离子体放电光源，主要有：（1）直流电弧等离子喷焰。（2）电感耦合高频等离子焰炬。（3）电容耦合高频等离子焰炬。（4）微波等离子焰炬。（5）微波无极放电管等。

《分析技术辞典发射光谱分析》，科学出版社，P45。

8、试述氩等离子体的优点。

答：（1）检出限较低。（2）氩是惰性气体，在这样气氛中可以减少化学反应及化学干扰。单原子分子不因分子离解而消耗能量。（3）氩的光谱较简单，对大多数元素的分析不形成严重的光谱干扰。（4）氩的电离电位最低，因此发生器

的功率，冷却气的流量及维持ICP运行费用均较低廉。（5）氩不自燃、无毒、使用安全，不污染试样和环境。

《高频电感耦合等离子光源光谱分析》，地质出版社，P67。

9、什么是顺序型等离子体光谱仪？

答：一种以电感耦合高频等离子体光源激发试样，按照软件程序自动连续测定多元素的发射光谱分析仪器。此种仪器主要由等离子体光源、电子计算机控制的程序扫描单色仪及数据处理系统组成。

《光谱分析辞典》，P302。

10、ICP光谱分析仪器目前有哪几大类型？

答：ICP—AES 等离子体原子发射光谱

ICP—AAS 等离子体原子吸收光谱

ICP—AFS 等离子体原子荧光光谱

ICP—MS 等离子体质谱

《电感耦合等离子体光源—原理、装臵和应用》，P53。

11、什么是电感耦合高频等离子体光量计？

答：ICP光量计又称同时型等离子体光谱仪，是一种以电感耦合高频等离子体光源激发试样，可以同时测定几十种元素的发射光谱分析仪器。该种仪器特别适用于大批量试样的多元素分析。

12、简述ICP光量计的工作原理。

答：由高频发生器提供的高频能量送至耦合线圈，同轴型等离子炬管臵于线圈中，内通冷却气、辅助气和载气（一般为氩气），用泰斯拉线圈点火后，即在炬管顶端形成一个氩等离子体，试样通过雾化系统由载气将其带入等离子体，在此被激发，经分光、光电转换、测量、数据处理后，由打印机或显示器输出被测元素含量。

《光谱分析辞典》，P82。

13、电感耦合高频等离子体光谱仪由哪些部分组成？

答：由电感耦合高频等离子体光源、炬管室、光谱仪、测光系统和数据处理系统等部分组成。

《光谱分析辞典》，P82。

14、ICP光谱仪中采用的分光系统主要有哪几种类型？

答：（1）埃伯特（平面光栅）分光装臵。（2）切纳尔—特纳（平面光栅）分光装臵。（3）帕邢—郎格（凹面光栅）分光装臵。（4）中阶梯光栅分光装臵。《电感耦合等离子体光源—原理、装臵和应用》，P120。

15、电感耦合高频等离子体焰炬装臵由哪几部分组成？

答：由高频发生器和感应圈、炬管和供气系统、试样引入系统三部分组成。《光谱分析辞典》，P83。

16、简述电感耦合高频等离子焰炬的设备组成。

答：设备由一个石英炬管和环绕它的几匝水冷却铜管线圈组成。

《高频电感耦合等离子光源光谱分析》，地质出版社，P1。

17、简述ICP炬管的结构及其气路。

答：炬管是维持ICP稳定放电的关键部件。一般常采用的炬管是三重管式石英炬管。其外管内径多采用18mm，外管有10—20 l/min的氩通过，此为冷却气，起维持等离子体和冷却石英管的作用。通过中间管的气体称辅助气（又称等离子气），被流经线圈的高频电流所激发。供分析的气溶胶由氩气输送到中心管，称为载气。《ICP发射光谱分析》，P66。

18、ICP—AES法对炬管有什么要求？

答：（1）易点燃。（2）能够获得稳定的具有环状结构的等离子体。（3）氩耗量小。（4）功耗低。（5）具有良好的耦合效率。

《电感耦合等离子体光谱法原理和应用》，P68。

19、试述安装及使用炬管的注意事项。

答：（1）安装炬管时应注意使它处于线圈的正中，注入孔则应比线圈的下缘低3—5mm，以防注入孔受热熔化。（2）点燃之前应先以氩将进样系统中的空气赶尽，否则ICP不易点燃，或点燃后很快熄灭。（3）经常用稀HCI或洗液将沉积在注入孔周围的盐类溶解掉，以防堵塞。

《高频电感耦合等离子光源光谱分析》，P62。

20、通入ICP炬管的工作气体起些什么作用？

答：（1）提供电离气体（等离子体）。（2）冷却保护炬管。（3）输送样品。《电感耦合等离子体光谱法原理和应用》，P74。

21、试述电感耦合高频等离子焰炬的特点。

答：电感耦合高频等离子焰炬是发射光谱分析的新型激发光源之一，简称ICP，其特点有：（1）由于高频趋肤效应产生的电屏蔽大大地减缓了原子和离子的扩散，因而是非常灵敏的分析光源，一般元素的检测极限常低于10—8g/ml。

（2）激发温度高，可达8000—10000K，能够激发一些在一般火焰中难以激发的元素，且不易生成难熔金属氧化物。

（3）放电十分稳定，分析精密度高，偏差系数可小至0.3%。

（4）等离子体的自吸效应很小，分析曲线的直线部分可包含含量范围达4—5个数量级。

（5）基体效应小，化学干扰少，通常可用纯水配制标准溶液，或用同一套标准试样溶液来分析几种基体不同的试样。

（6）可进行多元素的同时测定，并可同时测定试样的主量、少量及微量成分。《分析技术辞典发射光谱分析》，P46。

《光谱分析辞典》，P84。

22、简述电感耦合高频等离子体的光学结构。

答：作为光谱分析光源的ICP其外观是一个十分明亮的火焰，分为三个区域。（1）不透明、温度很高的发光焰心，位于电感线圈的区间内，分析工作很少用到它。（2）在高出线圈1—3cm为第二区，很明亮，稍透明，通常在这个区域能获得被分析元素的最高信噪比。（3）尾焰，这部分可延伸到焰心外几十厘米。《高频电感耦合等离子光源光谱分析》，P4。

23、ICP光源的不足之处有哪些？

答：（1）检出限不如直流电弧粉末法好。（2）雾化效率低，<10%，且雾化器易堵塞，造成工作不稳定。（3）氩耗量大，不经济。（4）操作者要求严格，有一些技术、理论水平。

《电感耦合等离子体光源—原理、装臵和应用》，P6。

24、在ICP发射光谱分析中，影响谱线强度的因素主要有哪些？

答：有输出功率、气流量和光谱观测高度等。

徐金瑞等，《ICP发射光谱分析》，P46。

25、简述ICP测量中观测高度的意义。

答：单色仪光轴与燃烧器顶端的垂直距离称为观测高度。在ICP分析中，焰炬的温度分布是随高度不同而变化的，因此分析元素的基态原子在焰炬中的浓度分布也是随高度而变化的，在不同观测高度进行测量，所得灵敏度就有差异。最佳观测高度须通过实验来确定，并因元素的不同而异。

《光谱分析辞典》，P177。

26、影响等离子体温度的因素有哪些？

答：（1）载气流量：流量增大，中心部位温度下降。（2）载气的压力：激发温度随载气压力的降低而增加。（3）频率和输入功率：激发温度随功率增大而增高，近似线性关系，在其它条件相同时，增加频率，放电温度降低。（4）第三元素的影响：引入低电离电位的释放剂（如Tl）的等离子体，电子温度将增加。《高频电感耦合等离子光源光谱分析》，P17—27。

27、何谓电离干扰？

答：原子在火焰或等离子体的蒸气相中电离而产生的干扰。它使火焰中分析元素的中性原子数减少，因而降低分析信号。

《光谱分析辞典》，P81。

28、如何抑制或消除电离干扰？

答：在标准和分析试样中加入过量的易电离元素，使火焰或等离子体中的自由电子浓度稳定在相当高的水平上，从而抑制或消除分析元素的电离。此外，由于温度愈高，电离度愈大，因此，降低温度也可减小电离干扰。

《光谱分析辞典》，P81。

29、试液酸度对ICP—AES法的干扰效应主要表现在哪些方面？

答：（1）提升率及其中元素的谱线强度均低于水溶液。（2）随着酸度增加，谱线强度显著降低。（3）各种无机酸的影响并不相同，按下列顺序递增：HCl→HNO3→HClO4→H3PO4→H2SO4（4）谱线强度的变化与提升率的变化成正比例。

《电感耦合等离子体光源—原理、装臵和应用》，P144。

30、ICP—AES法中的光谱干扰主要存在哪几种类型？

答：（1）谱线干扰。（2）谱带系对分析谱线的干扰。（3）连续背景对分析谱

线的干扰。（4）杂散光引起的干扰。

31、ICP—AES法中的积分时间如何确定？

答：瞬时测量表现出测量值波动较大，应取一定时间的积分测量值。积分时间应根据测量值波动大小来选择。波动性小，积分1—3秒即可，波动性大，积分时间长些为好。

魏复盛，《原子吸收光谱及其在环境分析中的应用》，P37。

32、ICP—AES法分析中灵敏度漂移应如何校正？

答：在测定过程中，气体压力改变会影响到原子化效率和基态原子的分布；另外，毛细管阻塞、废液排泄不畅，会使溶液提升量和雾化效率受到影响；以及电压变化等诸多因素都会使灵敏度发生漂移，其校正方法可每测10个样品加测一个与样品组成接近的质控样，并根据所用仪器的新旧程度适当缩短标准化的时间间隔。《原子吸收光谱及其在环境分析中的应用》，P37。

33、ICP分析中如何避免样品间的互相沾污？

答：测量时，不要依次测量浓度悬殊很大的样品，可把浓度相近的样品放在一起测定，样品之间，应用蒸馏水或溶剂冲洗之。

《原子吸收光谱及其在环境分析中的应用》，P37。

34、ICP—AES法中，用来分解样品的酸，必须满足哪些条件？

答：（1）尽可能使各种元素迅速、完全分解；（2）所含待测元素的量可忽略不计；（3）分解样品时，待测元素不应损失；（4）与待测元素间不形成不溶性物质；（5）测定时共存元素的影响要小；（6）不损伤雾化器、炬管等。

《ICP发射光谱分析》，P159。

35、在ICP—AES法中，为什么必须特别重视标准溶液的配制？

答：（1）不正确的配制方法将导致系统偏差的产生；（2）介质和酸度不合适，会产生沉淀和浑浊；（3）元素分组不当，会引起元素间谱线干扰；（4）试剂和溶剂纯度不够，会引起空白值增加、检测限变差和误差增大。

《电感耦合等离子体光源—原理、装臵和应用》，P158。

36、试述配制ICP分析用的多元素贮备标准溶液的注意事项。

答：（1）溶剂用高纯酸或超纯酸；（2）用重蒸的离子交换水；（3）使用光谱

纯、高纯或基准物质；（4）把元素分成几组配制，避免谱线干扰或形成沉淀。《电感耦合等离子体光源—原理、装臵和应用》，P159。

37、当采用有机试剂进行ICP分析时，有哪些特殊要求？

答：（1）高频功率一般应高于水溶液试样；（2）冷却气流量要增高，载气流量要减少，同时应通入较高流量的辅助气；（3）对炬管的结构和安装也有某些特殊要求；（4）多采用链状结构的有机溶剂作稀释剂。

《电感耦合等离子体光源—原理、装臵和应用》，P219。

38、什么叫稀释剂？ICP—AES法用的稀释剂有哪些要求？

答：一般粘度大的试样，用气动雾化进样较难，常用低粘度的有机溶剂去稀释试样，这种有机溶剂称为稀释剂。对其要求为：（1）粘度较低；（2）分子中的碳原子数较少；（3）有中等的挥发性；（4）不产生或少产生有毒气体；（5）允许有较高的进样量而不致使等离子体熄灭；（6）在炬管口产生的碳沉积较少。《电感耦合等离子体光源—原理、装臵和应用》，P208。

39、稀释剂对ICP分析有哪些影响？

答：（1）稀释剂的粘度对雾化进样、速率产生影响；（2）密度、粘度和表面张力影响形成雾滴的初始直径；（3）沸点影响雾滴的挥发及进入ICP通道的有机溶剂蒸发量，从而影响ICP的稳定性。

《电感耦合等离子体光源—原理、装臵和应用》，P209。

40、ICP—AES法对分离技术的要求有哪些？

答：（1）要有较高的浓缩倍数，一般要能富集10倍以上；（2）因为ICP光谱分析是多元素同时测定，所以一般要求用组试剂进行分离，而不采用仅能富集单个元素的特效试剂；（3）要能分离部分基体元素或全部基体元素，使之便于操作，易于重复，沾污和损失的可能性要小；（4）分离后的产物要利于光谱测定；（5）对分离过程中引入的有机试剂，要不影响测定过程。

《电感耦合等离子体光源—原理、装臵和应用》，P237。

《仪器分析》，人民教育出版社，1978年，P119。

41、ICP—AES法常用分解样品的方法有几种？

答：（1）湿法消解；（2）熔融分解；（3）干灰化—酸消解；（4）低温氧化等离子体灰化法，避免易挥发元素损失。

《全国第二届等离子体光谱学术研讨会文集》，北京大学出版社，1989年，P17。

电感耦合等离子体发射光谱仪技术参数

电感耦合等离子体发射光谱仪技术参数 设备名称：电感耦合等离子体发射光谱仪 数量：1套 1、工作条件： 1.1 适于在交流电源相电压为230V±10％，频率50/60Hz的中国电网条件下长期正常工作； 2、设备用途 主要应用于对用于对各类样品中主量、微量及痕量元素的定性、半定量和定量分析， 仪器以固体检测器为基础，由进样系统、高频发生器、等离子体炬、光路系统、检测器、分析软件和计算机系统组成，全自动控制，仪器监控仪表全部由计算机控制. 3、技术规格与要求： 3.1技术规格 ★1具备耐HF酸，分析1ppm的锰标准溶液，Mn 257nm谱线的强度大于990万cps。 2蠕动泵为四通道系统。具有智能快速冲洗功能，随时监测特定的谱线 3炬管、雾室和雾化器为一体式设计,雾室、雾化器和等离子体相互分隔。具有雾化器压力提示功能，随时监控雾化器是否堵塞。提供软件截屏作为证明资料。 ★4自激式射频发生器，频率40.00MHz以上。功率稳定性优于0.1%。射频发生器的功率传输效率优于80%。最大功率≥1500W。提供软件截屏作为证明资料 ★5等离子体为垂直式，轴向、轴向衰减和径向、径向衰减四种观测方式，具有实时全彩色摄像系统，在仪器的控制软件中可以实时全彩色看到等离子体的运行图形，并观察炬管、炬管中心管是否变脏需要清洗。至少可设置1/500秒、1/1000秒、1/2000秒摄像速度抓拍等离子体。提供软件截屏作为证明资料。6免维护的平板或线圈等离子体且无需循环冷却水或气体进行冷却。 ★7等离子体气、雾化器、辅助气全部采用质量流量计控制，连续可调。等离子体正常运行的氩气消耗总量小于11升/分钟。 ★8光学系统高性能二维(交叉)色散中阶梯光栅(或棱镜)，波长范围包含170-900nm。 能测试Cs894.347、Cl894.806nm；提供光谱图及标准曲线作为证明资料并作为验收指标。 9固态检测器，其形状与中阶梯二维光谱图完全匹配且无紫外线转换荧光涂层。强光和弱光同时测量采用不同的积分时间，避免检测器的损坏。 10 计算机控制系统与数据工作站为主流品牌最新款高配置商务机型，配激光高速打印机。软件为全中文多任务操作。控制软件可以在中文版Windows 7下运行，可以脱离仪器安装在其它计算机上进行模

电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP—AES)测定铝合金中其它金属元素的研究

电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP—AES）测定铝合金中其它 金属元素的研究 摘要：本文采用电感耦合全谱直读等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）对未知元素组成和含量的铝合金中钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁的测定进行了研究，所测试的结果具有较好的精密度和准确度。 关键词：电感耦合等离子体原子发射光谱法元素组成和含量铝合金钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁 一、引言 铝合金具有较高的强度，良好的塑性成形能力和机械加工性能，在航空工业中具有重要的应用前景[1-3]。铝合金中其它金属的含量，如金属元素钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁等，对其性质和应用具有很大的影响[3-6]。所以，准确测定铝合金中其它金属的含量显得尤为重要。对金属材料的成分进行表征分析，可以深入了解材料的组成元素及其内部构造，可以为我们更好地去研发设计复杂的金属材料提供依据[7]。为此必需建立一个快速、准确的分析方法，以控制其化学成分，使该材料获得良好的物理性能。 国内外常用和新发展的分析方法包括[7-13]：分光光度法、滴定分析法、原子光谱分析法、X射线荧光光谱法、电化学分析法、电感耦合等离子体质谱法、激光诱导等离子体光谱法、电感耦合等离子原子发射光谱法（ICP-AES）和石墨炉原子吸收法。一般铝合金中元素的测定分析方法采用ICP-AES和石墨炉原子吸收法[9，14-18]。ICP-AES[19]作为一种新型的分析方法，较其它分析方法而言，具有灵敏度高、精密度好、线性范围宽、基体效应小、动态范围宽、快速简便并可同时进行多元素分析的优点，已成为铝合金常用的分析方法之一。 基于以上的背景调研，我们拟采用ICP-AES法对未知元素组成和含量的铝合金样品中其它金属元素的组成和含量进行研究，为铝合金材料的潜在应用和材料制备提供理论基础。通过查阅相关文献[3-5]，可以知道铝合金材料中可能含有的金属元素；因此，本文主要研究并测定了铝合金中可能存在的金属元素，如钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁的含量。 二、实验部分 1.主要仪器及实验条件 铝合金样品（元素组成和含量未知），水（二次去离子），盐酸（优级纯），硝酸（优级纯）。 ICP 6300型电感耦合等离子体发射光谱仪。工作参数：射频功率1.15 kW，

电感耦合等离子体质谱

电感耦合等离子体质谱 ICP-MS所用电离源是感应耦合等离子体（ICP），它与原子发射光谱仪所用的ICP是一样的，其主体是一个由三层石英套管组成的炬管，炬管上端绕有负载线圈，三层管从里到外分别通载气，辅助气和冷却气，负载线圈由高频电源耦合供电，产生垂直于线圈平面的磁场。如果通过高频装置使氩气电离，则氩离子和电子在电磁场作用下又会与其它氩原子碰撞产生更多的离子和电子，形成涡流。强大的电流产生高温，瞬间使氩气形成温度可达10000k的等离子焰炬。样品由载气带入等离子体焰炬会发生蒸发、分解、激发和电离，辅助气用来维持等离子体，需要量大约为1L/min。冷却气以切线方向引入外管，产生螺旋形气流，使负载线圈处外管的内壁得到冷却，冷却气流量为10-15L/min。 最常用的进样方式是利用同心型或直角型气动雾化器产生气溶胶，在载气载带下喷入焰炬，样品进样量大约为1ml/min，是靠蠕动泵送入雾化器的。 在负载线圈上面约10mm处,焰炬温度大约为8000K,在这么高的温度下,电离能低于7eV 的元素完全电离，电离能低于10.5ev的元素电离度大于20%。由于大部分重要的元素电离能都低于10.5eV，因此都有很高的灵敏度，少数电离能较高的元素，如C，O，Cl，Br等也能检测，只是灵敏度较低。 ICP-MS由ICP焰炬，接口装置和质谱仪三部分组成；若使其具有好的工作状态，必须设置各部分的工作条件。 ICP工作条件 主要包括ICP功率，载气、辅助气和冷却气流量。样品提升量等，ICP功率一般为1KW 左右，冷却气流量为15L/min，辅助气流量和载气流量约为1L/min，调节载气流量会影响测量灵敏度。样品提升量为1ml/min。 接口装置工作条件 ICP产生的离子通过接口装置进入质谱仪，接口装置的主要参数是采样深度，也即采样锥孔与焰炬的距离，要调整两个锥孔的距离和对中，同时要调整透镜电压，使离子有很好的聚焦。 质谱仪工作条件 主要是设置扫描的范围。为了减少空气中成分的干扰，一般要避免采集N2、O2、Ar 等离子，进行定量分析时，质谱扫描要挑选没有其它元素及氧化物干扰的质量。同时还要有合适的倍增器电压。 事实上，在每次分析之前，需要用多元素标准溶液对仪器整体性能进行测试，如果仪器灵敏度能达到预期水平，则仪器不再需要调整，如果灵敏度偏低，则需要调节载气流量，锥孔位置和透镜电压等参数。

(完整)固定污染源废气中重金属的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法

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《固定污染源废气中重金属的测定电感耦合等离 子体原子发射光谱法》 (征求意见稿）编制说明 《固定污染源废气中重金属的测定电感耦合等离子体原子发射光谱 法》编制组 二零一三年一月 项目名称：固定污染源废气中重金属的测定电感耦合等离子体原子发射光谱法 项目统一编号： 承担单位： 标准所技术管理负责人: 标准处项目负责人：

目录 1 任务来源 (1) 2 工作过程 (1) 3 标准编制的必要性 (2) 4 编制依据和相关规范、标准 (3) 5 标准编制的原则和技术路线 (4) 6 标准编制的主要内容 (5) 7 参考文献 (8)

1 任务来源 任务来源于国家科技支撑计划项目《重点工业领域资源高效利用共性技术标准研究(2011BAB02B05）》之中的项目子课题《工业固废综合利用检测标准体系及检测标准研究》。 2011年2月18日，《重金属污染综合防治“十二五”规划》被国务院正式批复，重点提出铅、汞、铬、镉和类金属砷的排放控制.与此同时,2011年12月17日，工信部发布《大宗工业固废综合利用“十二五”规划》，指出“十二五”期间，大宗工业固体废物综合利用量达到70亿吨.大宗工业固体废物中含有铅、铬、镉、砷等多种金属元素，在综合利用过程中会释放到环境中，对环境和人体健康造成严重危害.因此为适应新时期的环境保护要求，根据国标委综合【2012】50号下达的“关于下达2012年第一批国家标准制修订计划的通知”的要求，《固定污染源废气中重金属的测定电感耦合等离子体发射光谱法》（计划编号：20120297—T-469)由XXXXXX 牵头,XXXXXX负责标准的编制工作，全国产品回收利用基础与管理标准化技术委员会(SAC/TC415)进行归口管理。 2 工作过程 2011年，承担单位接受任务后，成立了由化学、环境等专业领域研究人员组成的编制组.编制组收集并分析了美国、台湾等多个国家、地区和组织的相关标准，确立了采用美国EPA METHOD 29 —DETERMINATION OF METALS EMISSIONS FROM STATIONARY SOURCES作为本标准核心方法。 2012年初，编制组根据美国EPA METHOD 29所述方法，搭建实验室模拟平台，对煤矸石煅烧过程产生烟气中重金属进行检测.实验发现酸化高锰酸钾吸收液储存过程中不稳定，高锰酸钾易分解.过滤后的酸化高锰酸钾吸收液在用ICP—AES分析时由于过高的盐度及不稳定性会导致仪器熄火。考虑检测汞同时增加标准操作的复杂

电感耦合等离子体质谱仪

电感耦合等离子体质谱仪 1 仪器总体要求 *1.1 电感耦合等离子体质谱仪要求为“三重四极杆串联质谱仪或“双重四级杆+单八级杆”的串联四级杆质谱仪，而非普通的单极四极杆质谱仪； *1.2 第一重四极杆-四级杆离子选择偏转器，可以实现将所需的特定质荷比的离子依次进入第二重四极杆的反应池内； 1.3 第二重四极杆-通用池，通过反应气与待分析离子相同质荷比的干扰离子反应产生新的不同质荷 比的离子，通过四极杆质量扫描过滤，彻底消除干扰物和反应副产物，只允许待分析的离子进入第三重四极杆； 1.4 第三重四极杆-质量分析器，将待分析的单原子离子依次分开进行检测； 1.5 具有彩色等离子体观测窗，无需打开仪器，可对锥、炬管和负载线圈进行观测，使等离子体采 样深度的优化和有机物的分析简单、方便。同时可实时监测锥孔及喷射管孔样品沉积情况，便于维护和清洗； 1.6 电感耦合等离子体质谱仪具有与高效液相色谱技术联机进行元素价态、结合形态的分析能力， 具有专业的形态分析软件； 1.7 仪器要求能进行样品定性、半定量、定量、同位素比、同位素稀释、单颗粒分析、单细胞分析。 1.8 至少能用于硫和磷同位素标记的定量研究； 1.9 能够分析纳米材料的元素组成与浓度、尺寸及其尺寸分布。 2 仪器工作环境 2.1 工作环境温度：15-30℃。 2.2 工作环境湿度：＜80% （无冷凝）。 2.3电源：单相200-240V，50 Hz。 3 技术要求 3.1 仪器硬件 3.1.1 雾化器：高效石英或PFA同心雾化器； 3.1.2 雾化室：小体积石英旋流雾化室； *3.1.3 全基体进样系统控制气路：可实现样品气体稀释，稀释倍数大于100倍；可通入氧气，实现有机样品的直接进样分析；可通入甲烷气，实现难电离元素，如砷、硒等元素的超痕量分析； 3.1.4 等离子体可视系统：可以从实际观测窗中实时监控等离子体状态； *3.1.5 接口设计：为实现对离子射束紧凑控制，接口至少采用三级锥设计，应至少包括一个采样锥、一个截取锥和一个超级锥或嵌片。锥接口设计要求具高灵敏度、高复杂基体耐受和低干扰水平的大锥口设计。采样锥口径要求必须≥1.0mm，所有截取锥或超级锥要求必须≥0.75mm，从而保证长期分析高基体、高盐样品的稳定性，并延长了锥体的使用寿命。投标设备如在接口设计上采用简单两锥设计时，必须额外提供样品锥及截取锥各3套备用；

电感耦合等离子体发射光谱仪

电感耦合等离子体发射光谱仪技术要求 1.设备名称 电感耦合等离子体发射光谱仪 2.总体要求 原装进口全谱直读型台式ICP光谱仪一台。主要适用于合金、钢、铁、炉渣等材料中Si、Mn、P、Cr、Ni、Cu、Al、Mo、Ti、Sn、As、Ca等元素主量及微量元素的快速定性、半定量和定量分析,要求制造商有良好的业绩。仪器应具有开机稳定时间短、长期稳定性好、使用成本低等特点。制造商应具有设计、制造本标书所规定设备的资格和能力，对设备的分析精度、质量、使用性能、供货的完整性、安装指导及调试负责。 3. 技术指标 *3.1 检测器：带高效半导体制冷的CID或CCD固体检测器，启动时间小于3 分钟；检测单元大于10万个，硬件上具有防溢出装置，能够实现高低含量元素同时测定。 3.2 光学系统：恒温驱气型中阶梯分光系统 3.3单色器：中阶梯光栅，石英棱镜二维色散系统，高能量。 3.4 光室：精密恒温，驱氩气或氮气。 3.5波长范围：166-770nm，全波长覆盖； *3.6光学分辨率（FHW）：≤0.007nm 在200 nm处（分辨率和下面的检出限须在相同条件获得）。 3.7 焦距范围：350mm-510mm，以保证光学系统的稳定性。 3.8 等离子体 3.8.1等离子体观察方式：垂直观测 3.8.2高频发生器：功率27.12或40.68 MHZRF，自激式固态发生器，自动调谐, 功率稳定

性优于0.1%，最大RF功率： 1500W，连续可调。 3.8.3 冷却方式：水冷和风冷。 3.9 进样系统： 3.9.1全计算机自动控制的3或4通道滚轮蠕动泵，MFC质子流量计控制雾化器，范围从0-1.5L/min可调，所有气体都由软件控制，并进行安全连锁。 3.9.2进样系统：包括标准进样系统、高盐进样系统和耐HF酸进样系统。 3.10分析软件： 3.10.1软件操作方便、直观，具有定性、半定量、定量分析功能。 3.10.2具有同时记录所有元素谱线的“摄谱”功能，并能永久保存和自动检索操作软件,并可永久保存和日后再分析。 3.10.3具有多种干扰校正方法和实时背景扣除功能。 3.10.4 仪器诊断软件和网络通讯，数据再处理功能。 3.11 分析性能 3.11.1分析速度：≥每分钟60个元素或谱线，而且每条测量谱线的积分时间≤15秒。 3.11.2样品消耗量：< 2ml，测定60个元素。 3.11.3谱线灵活性：可对分析元素的任何一条谱线进行定性、半定量和定量分析，便于分析研究。 3.11.4 测定谱线的线性动态范围：≥105（以Mn257.6nm 来测定，相关系数≥0.9996）。 3.11.5内标校正：同时的内标校正，即内标元素和测量元素必须同时曝光。 3.11.6精密度：测定1ppm或10ppm多元素混合标准溶液，重复测定十次的RSD≤0.5%。 3.11.7稳定性：测定1ppm或10ppm多元素混合标准溶液，连续测定4小时的长时间稳定性RSD＜2.0%。 4. 配置要求：

电感耦合等离子体原子发射光谱法

电感耦合等离子体原子发射光谱法 电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）是以等离子体为激发光源的原子发射光谱分析方法，可进行多元素的同时测定。 样品由载气(氩气)引入雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道，在高温和惰性气氛中被充分蒸发、原子化、电离和激发，发射出所含元素的特征谱线。根据特征谱线的存在与否，鉴别样品中是否含有某种元素(定性分析)；根据特征谱线强度确定样品中相应元素的含量(定量分析)。 本法适用于各类药品中从痕量到常量的元素分析，尤其是矿物类中药、营养补充剂等药品中的元素定性定量测定。 1、对仪器的一般要求 电感耦合等离子体原子发射光谱仪由样品引入系统、电感耦合等离子体（ICP）光源、分光系统、检测系统等构成，另有计算机控制及数据处理系统，冷却系统、气体控制系统等。 样品引入系统 按样品状态不同可以分为以液体、气体或固体进样，通常采用液体进样方式。样品引入系统由两个主要部分组成：样品提升部分和雾化部分。样品提升部分一般为蠕动泵，也可使用自提升雾化器。要求蠕动泵转速稳定，泵管弹性良好，使样品溶液匀速地泵入，废液顺畅地排出。雾化部分包括雾化器和雾化室。样品以泵入方式或自提升方式进入雾化器后，在载气作用下形成小雾滴并进入雾化室，大雾滴碰到雾化室壁后被排除，只有小雾滴可进入等离子体源。要求雾化器雾化效率高，雾化稳定性高，记忆效应小，耐腐蚀；雾化室应保持稳定的低温环境，并需经常清洗。常用的溶液型雾化器有同心雾化器、交叉型雾化器等；常见的雾化室有双通路型和旋流型。实际应用中宜根据样品基质，待测元素，灵敏度等因

素选择合适的雾化器和雾化室。 电感耦合等离子体（ICP）光源 电感耦合等离子体光源的“点燃”，需具备持续稳定的高纯氩气流，炬管、感应圈、高频发生器，冷却系统等条件。样品气溶胶被引入等离子体源后，在6,000K～10,000K的高温下，发生去溶剂、蒸发、离解、激发、电离、发射谱线。根据光路采光方向，可分为水平观察ICP源和垂直观察ICP源；双向观察ICP 光源可实现垂直/水平双向观察。实际应用中宜根据样品基质、待测元素、波长、灵敏度等因素选择合适的观察方式。 色散系统 电感耦合等离子体原子发射光谱的色散系统通常采用棱镜或光栅分光，光源发出的复合光经色散系统分解成按波长顺序排列的谱线，形成光谱。 检测系统 电感耦合等离子体原子发射光谱的检测系统为光电转换器，它是利用光电效应将不同波长光的辐射能转化成电信号。常见的光电转换器有光电倍增管和固态成像系统两类。固态成像系统是一类以半导体硅片为基材的光敏元件制成的多元阵列集成电路式的焦平面检测器，如电荷注入器件（CID）、电荷耦合器件（CCD）等，具有多谱线同时检测能力，检测速度快，动态线性范围宽，灵敏度高等特点。检测系统应保持性能稳定，具有良好的灵敏度、分辨率和光谱响应范围。 冷却和气体控制系统 冷却系统包括排风系统和循环水系统，其功能主要是有效地排出仪器内部的热量。循环水温度和排风口温度应控制在仪器要求范围内。气体控制系统须稳定正常地运行，氩气的纯度应不小于99.99％。 2、干扰和校正 电感耦合等离子体原子发射光谱法测定中通常存在的干扰大致可分为两类：

电感耦合等离子体质谱法

电感耦合等离子体质谱法 2015年版《药典》四部通则0412 本法是以等离子体为离子源的一种质谱型元素分析方法。主要用于进行多种元素的同时测定，并可与其他色谱分离技术联用，进行元素形态及其价态分析。 样品由载气（氩气）引入雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体中心区，在高温和惰性气氛中被去溶剂化、汽化解离和电离，转化成带正电荷的正离子，经离子采集系统进入质量分析器，质量分析器根据质荷比进行分离，根据元素质谱峰强度测定样品中相应元素的含量。 本法灵敏度高，适用于各类药品从痕量到微量的元素分析，尤其是痕量重金属元素的测定。 1.仪器的一般要求 电感耦合等离子体质谱仪由样品引入系统、电感耦合等离子体（ICP）离子源、接口、离子透镜系统、四极杆质量分析器、检测器等构成，其他支持系统有真空系统、冷却系统、气体控制系统、计算机控制及数据处理系统等。 样品引入系统按样品的状态不同分为液体、气体或固体进样，通常采用液体进样方式。样品引入系统主要由样品导入和雾化两个部分组成。样品导入部分一般为蠕动泵，也可使用自提升雾化器。要求蠕动泵转速稳定，泵管弹性良好，使样品溶液匀速泵入，废液顺畅排出。雾化部分包括雾化器和雾化室。样品以泵入方式或自提升方式进入雾化器后，在载气作用下形成小雾滴并进入雾化室，大雾滴碰到雾化室壁后被排除，只有小雾滴可进入等离子体离子源。要求雾化器雾化效率高，雾化稳定性好，记忆效应小，耐腐蚀；雾化室应保持稳定的低温环境，并应经常清洗。常用的溶液型雾化器有同心雾化器、交叉型雾化器等；常见的雾化室有双通路型和旋流型。实际应用中应根据样品基质、待测元素、灵敏度等因素选择合适的雾化器和雾化室。

电感耦合等离子体ICP

第八章电感耦合等离子体（ICP－AES） 原子发射光谱法 Inductively Coupled plasma-atomic emission Spectrometry 金属元素分析 教学内容 1．原子发射光谱法（AES）的发展概况、分析流程及特点 2．原子发射光谱的产生（能级、能级图） 3．激发源ICP的基本原理、特点；谱线强度及影响因素 4．仪器及应用（定性、半定量、定量分析） 5．干扰效应及消除（自学为主） 学习目标 1．基本掌握ICP的基本原理、特点及适应性 2．基本掌握ICP-AES法的原理特点和应用 3．较好掌握光谱定性、半定量、定量分析并了解干扰效应及消除方法 一．发展概况 二．工作原理 1.等离子体 定义：是由数目几乎相等的正，负离子所构成的一种物质形态。气态。离子体气体。如：大量的星际物质，火焰和电弧的高温部分太阳和其它恒星的表面气层。 性质：是气态物质在温度进一步升高到一定程度后发生电离而形成的。物质第四态。 特点：在整体上呈电中性 2.原理： 激发源（ICP）---分光系统（单色器）---检测器 §3-2-1 AES的产生 激发----基态原子在激发光源（外界能量）的作用下，获得足够的能量，外层电子跃迁到较高能级状态的激发态的过程 原子发射（发光）----处在激发态的原子很不稳定，在极短的时间内（10－8s）外层电子跃迁回基态或其它较低的能态而释放出多余的能量。释放能量的方式两种 无辐射跃迁（与其它粒子的碰撞传递能量） 以一定波长的电磁波形式辐射出去 释放的能量及辐射线的频率符合：

o原子中外层电子（价电子或光电子）能量分布是量子化的，所以△E的值不是连续的，因此，原子光谱是线光谱； o同一原子中电子能级很多，有各种不同的能级跃迁，所以有各种不同△E，即可以发射出许多不同频率的辐射线。跃迁遵循“光谱选律”（不是任何能级之间都发生跃迁）； o不同元素的原子由不同的能级构成，△E不一样，所以发射频率也不同，各种元素都有其特征的光谱线，由此可识别鉴定样品中元素的存在（光谱定性分析）o元素特征谱线的强度与样品中该元素的含量有确定的关系，通过测定谱线的强度可确定元素在样品中的含量（光谱定量分析） o有关术语 激发电位（激发能）；电离电位（电离能）； 共振线；原子线；离子线 §3-2-2 原子发射光谱（AES）分析过程 光谱的获得和光谱的分析两大过程。 1. 试样的处理 要根据进样方式的不同进行处理：做成粉末或溶液等，有些时间还要进行必要的分离或富集； 2. 样品的激发 在激发源上进行，激发源把样品蒸发、分解原子化和激发； 3. 光谱的获得和记录 从光谱仪中获得光谱并进行记录； 4. 光谱的检测 用检测仪器进行光谱的定性、半定量、定量分析 3.等离子体如何产生？ 氩气Ar 高频电磁场高频线圈石英炬管 点火装置：电子点火碳棒点火 碰撞电离形成ICP 激发源:ICP

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)

（六）电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS） ICP-MS的检出限给人极深刻的印象，其溶液的检出限大部份为ppt级，实际的检出限不可能优于你实验室的清洁条件。必须指出，ICP-MS的ppt级检出限是针对溶液中溶解物质很少的单纯溶液而言的，若涉及固体中浓度的检出限，由于ICP-MS的耐盐量较差，ICP-MS 检出限的优点会变差多达50倍，一些普通的轻元素（如S、 Ca、 Fe 、K、 Se）在ICP-MS 中有严重的干扰，也将恶化其检出限。 ICP-MS由作为离子源ICP焰炬，接口装置和作为检测器的质谱仪三部分组成。 ICP-MS所用电离源是感应耦合等离子体（ICP），其主体是一个由三层石英套管组成的炬管，炬管上端绕有负载线圈，三层管从里到外分别通载气，辅助气和冷却气，负载线圈由高频电源耦合供电，产生垂直于线圈平面的磁场。如果通过高频装置使氩气电离，则氩离子和电子在电磁场作用下又会与其它氩原子碰撞产生更多的离子和电子，形成涡流。强大的电流产生高温，瞬间使氩气形成温度可达10000k的等离子焰炬。被分析样品通常以水溶液的气溶胶形式引入氩气流中，然后进入由射频能量激发的处于大气压下的氩等离子体中心区，等离子体的高温使样品去溶剂化，汽化解离和电离。部分等离子体经过不同的压力区进入真空系统，在真空系统内，正离子被拉出并按照其质荷比分离。在负载线圈上面约10mm处,焰炬温度大约为8000K,在这么高的温度下,电离能低于7eV的元素完全电离，电离能低于10.5ev的元素电离度大于20%。由于大部分重要的元素电离能都低于10.5eV，因此都有很高的灵敏度，少数电离能较高的元素，如C，O，Cl，Br等也能检测，只是灵敏度较低。

电感耦合等离子体质谱的应用

电感耦合等离子体质谱的应用 摘要：随着对新的无机元素分析测试的需要，一种新型的元素和同位素分析技术—电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）迅速发展起来。目前该技术已经成为无机元素分析领域不可缺少的技术之一，已被广泛应用于环境、化工、卫生防疫等各个领域。ICP-MS相比其他无机分析方法具有可分析元素种类多、灵敏度高、线性范围宽、分析速度快、分析成本低的特点。 关键词：电感耦合等离子体质谱;元素分析;方法;应用 Abstract: With the need for analysis and testing new inorganic elements, a new type of elemental and isotopic analysis - Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) rapidly developed. The technology has become indispensable in the field of inorganic elemental analysis technology; it has been widely used in various fields of environmental, chemical, health and epidemic prevention. ICP-MS compared to other inorganic analytical methods can be analyzed and many kinds of elements, high sensitivity, wide linear range, rapid analysis, low-cost analysis. Key words: inductively coupled plasma mass spectrometry; elemental analysis;; application 1 引言 目前，痕量元素分析尤其是对毒性较大的重金属元素和一些有益微量元素的分析，已成为各种生产、卫生法规的重要规定，占据着日常工作中相当大的分析工作量，在环境领域中具有不可替代的作用。灵敏、快速、准确的无机元素分析仪器是环境领域最重要的装备之一。 ICP-MS是80年代发展起来的新的无机元素分析测试技术。它以独特的接口技术将ICP的高温（8000K）电离特性与四极杆质谱计的高灵敏、快速扫描的优点相结合，可同时分析几乎地球上所有元素。被广泛应用于环境、化工、卫生防疫等样品中的多元素同时分析。 2 目前几种常用的无机分析技术以及ICP-MS的优势 目前无机分析所用的仪器主要有火焰吸收光谱法(FAAS)、石墨炉吸收光谱(GF-AAS)、氢化物原子荧光光谱法(HG-AFS)、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）以及电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）几大类。其中： 火焰吸收光谱法（FAAS）的灵敏度差, 线性范围窄, 不能满足环境中重金属元素的测定要求。

电感耦合等离子体质谱仪工作原理详解

电感耦合等离子体质谱仪工作原理详解 电感耦合等离子体质谱仪是一种常用的质谱仪产品，主要由等离子体发生器、雾化室、矩管、四极质谱仪和一个快速通道电子倍增管等部件组成，在多个行业中都有一定的应用。电感耦合等离子体质谱仪工作原理是什么呢?下面 小编就来具体介绍一下，希望可以帮助到大家。电感耦合等离子体质谱仪工作原理工作原理是根据被测元素通过一定形式进入高频等离子体中，在高温下电离成离子，产生的离子经过离子光学透镜聚焦后进人四极杆质谱分析器按照荷质比分离，既可以按照荷质比进行半定量分析，也可以按照特定荷质比的离子数目进行定量分析。该类型质谱仪主要由离子源、质量分析器和检测器三部分组成，还配有数据处理系统、真空系统、供电控制系统等。样品从引入到得到最终结果的流程如下：样品通常以液态形式以1mL/min的速率泵入雾化器，用大约1L/min的氩气将样品转变成细颗粒的气溶胶。气溶胶中细颗粒的雾滴仅 占样品的1%～2%，通过雾室后，大颗粒的雾滴成为废液被排出。从雾室出口出来的细颗粒气溶胶通过样品喷射管被传输到等离子体炬中。ICP-MS中等离子体炬的作用与ICP-AES中的作用有所不同。在铜线圈中输入高频(RF)电流产生强的磁场，同时在同心行英管(炬管)沿炬管切线方向输入流速大约为15L/min 的气体(一般为氩气)，磁场与气体的相互作用形成等离子体。当使用高电压电火花产生电子源时，这些电子就像种子一样会形成气体电离的效应，在炬管的开口端形成一个温度非常高(大约10000K)的等离子体放电。但是，ICP-MS与ICP-AES的相似之处也仅此而已。在ICP-AES中，炬管通常是垂直放置的，等离子体激发基态原了的电了至较高能级，当较高能级的电子落回基态时，就会发射出某一待测元素的特定波长的光子。在ICP-MS中，等离子体炬管都是水平放置的，用于产生带正电荷的离子，而不是光子。实际上，ICP-MS分析中

电感耦合等离子体发射光谱仪原理

电感耦合等离子体发射光谱仪原理 1、ICP-AES分析性能特点 等离子体（Plasma）在近代物理学中是一个很普通的概念，是一种在一定程度上被电离（电离度大于0.1%）的气体，其中电子和阳离子的浓度处于平衡状态，宏观上呈电中性的物质。 电感耦合等离子体（ICP）是由高频电流经感应线圈产生高频电磁场，使工作气体形成等离子体，并呈现火焰状放电（等离子体焰炬），达到10000K的高温，是一个具有良好的蒸发－原子化－激发－电离性能的光谱光源。而且由于这种等离子体焰炬呈环状结构，有利于从等离子体中心通道进样并维持火焰的稳定；较低的载气流速（低于1L/min）便可穿透ICP，使样品在中心通道停留时间达2～3ms，可完全蒸发、原子化；ICP环状结构的中心通道的高温，高于任何火焰或电弧火花的温度，是原子、离子的最佳激发温度，分析物在中心通道内被间接加热，对ICP放电性质影响小；ICP 光源又是一种光薄的光源，自吸现象小，且系无电极放电，无电极沾污。这些特点使ICP光源具有优异的分析性能，符合于一个理想分析方法的要求。 一个理想的分析方法，应该是：可以多组分同时测定；测定范要围宽（低含量与高含量成分能同测定）；具有高的灵敏度和好的精确度；可以适用于不同状态的样品的分析；操作要简便与易于掌握。ICP-AES分析方法便具有这些优异的分析特性： ⑴ ICP-AES法首先是一种发射光谱分析方法，可以多元素同时测定。

发射光谱分析方法只要将待测原子处于激发状态，便可同时发射出各自特征谱线同时进行测定。ICP-AES仪器，不论是多道直读还是单道扫描仪器，均可以在同一试样溶液中同时测定大量元素（30～50个，甚至更多）。已有文献报导的分析元素可达78个[4]，即除He、Ne、Ar、Kr、Xe惰性气体外，自然界存在的所有元素，都已有用ICP-AES法测定的报告。当然实际应用上，并非所有元素都能方便地使用ICP-AES法进行测定，仍有些元素用ICP-AES法测定，不如采用其它分析方法更为有效。尽管如此，ICP-AES法仍是元素分析最为有效的方法。 ⑵ ICP光源是一种光薄的光源，自吸现象小，所以ICP-AES法校正曲线的线性范围可达5~6个数量级,有的仪器甚至可以达到7～8个数量级，即可以同时测定0.00n%～n0%的含量。在大多数情况下，元素浓度与测量信号呈简单的线性。既可测低浓度成分（低于mg/L），又可同时测高浓度成分（几百或数千mg/L）。是充分发挥ICP-AES多元素同时测定能力的一个非常有价值的分析特性。 ⑶ ICP-AES法具有较高的蒸发、原子化和激发能力，且系无电极放电，无电极沾污。由于等离子体光源的异常高温（炎炬高达1万度，样品区也在6000℃以上），可以避免一般分析方法的化学干扰、基体干扰，与其它光谱分析方法相比，干扰水平比较低。等离子体焰炬比一般化学火焰具有更高的温度，能使一般化学火焰难以激发的元素原子化、激发，所以有利于难激发元素的测定。并且在Ar气氛中不易生成难熔的金属氧化物，从而使基体效应和共存元素的影响变得不明显。很多可直接测定，使分析操作变得简单，实用。

电感耦合等离子体实验讲义

实验三电感耦合等离子发射光谱定量分析 一、实验目的 1．初步掌握电感耦合等离子发射光谱仪的使用方法。 2．学会用电感耦合等离子发射光谱法定性判断试样中所含未知元素的分析方法。 3．学会用电感耦合等离子发射光谱法测定试样中元素含量的方法。 二、实验原理 原子发射光谱法是根据处于激发态的待测元素的原子回到基态时发射的特征谱线对待测元素进行分析的方法。各种元素因其原子结构不同，而具有不同的光谱。因此，每一种元素的原子激发后，只能辐射出特定波长的光谱线，它代表了元素的特征，这是发射光谱定性分析的依据。 电感耦合等离子发射光谱仪是以场致电离的方法形成大体积的ICP 火焰，其温度可达10000 K，试样溶液以气溶胶态进入ICP 火焰中，待测元素原子或离子即与等离子体中的高能电子、离子发生碰撞吸收能量处于激发态，激发态的原子或离子返回基态时发射出相应的原子谱线或离子谱线，通过对某元素原子谱线或离子谱线的测定，可以对元素进行定性或定量分析。ICP 光源具有ng/mL 级的高检测能力；元素间干扰小；分析含量范围宽；高的精度和重现性等特点，在多元素同时分析上表现出极大的优越性，广泛应用于液体试样（包括经化学处理能转变成溶液的固体试样）中金属元素和部分非金属元素（约74种）的定性和定量分析。 三、仪器与试样 仪器：ICP OES-6300 电感耦合等离子发射光谱仪 试样：未知水样品(矿泉水) 四、实验内容 1．每五位同学准备一水样品进行定量分析，熟悉测试软件的基本操作，了解光谱和数据结果的含义。 2．观摩定量分析操作，学会分析标准曲线的好坏，掌握操作要点和测试结果的含义。 五、实验步骤 1．样品处理 （1）自带澄清水溶液20 mL，要求无有机物，不含腐蚀性酸、碱，溶液透明澄清无悬浮物，离子浓度小于100 μg/mL。 （2）将待测液倒入试管。

电感耦合等离子体质谱ICP-MS的原理与操作

电感耦合等离子体质谱ICP-MS 1.ICP-MS仪器介绍 测定超痕量元素和同位素比值的仪器。由样品引入系统、等离子体离子源系统、离子聚焦和传输系统、质量分析器系统和离子检测系统组成。 工作原理： 样品经预处理后，采用电感耦合等离子体质谱进行检测，根据元素的质谱图或特征离子进行定性，内标法定量。样品由载气带入雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道，在高温和惰性气体中被充分蒸发、解离、原子化和电离，转化成带电荷的正离子，通过铜或镍取样锥收集的离子，在低真空约133.322帕压力下形成分子束，再通过1~2毫米直径的截取板进入质谱分析器，经滤质器质量分离后，到达离子探测器，根据探测器的计数与浓度的比例关系，可测出元素的含量或同位素比值。 仪器优点： 具有很低的检出限（达ng/ml或更低），基体效应小、谱线简单，能同时测定许多元素，动态线性范围宽及能快速测定同位素比值。地质学中用于测定岩石、矿石、矿物、包裹体，地下水中微量、痕量和超痕量的金属元素，某些卤素元素、非金属元素及元素的同位素比值。

2.ICP产生原理 ICP-MS所用电离源是感应耦合等离子体（ICP），它与原子发射光谱仪所用的ICP是一样的，其主体是一个由三层石英套管组成的炬管，炬管上端绕有负载线圈，三层管从里到外分别通载气，辅助气和冷却气，负载线圈由高频电源耦合供电，产生垂直于线圈平面的磁场。如果通过高频装置使氩气电离，则氩离子和电子在电磁场作用下又会与其它氩原子碰撞产生更多的离子和电子，形成涡流。强大的电流产生高温，瞬间使氩气形成温度可达10000k 的等离子焰炬。样品由载气带入等离子体焰炬会发生蒸发、分解、激发和电离，辅助气用来维持等离子体，需要量大约为1 L/min。冷却气以切线方向引入外管，产生螺旋形气流，使负载线圈处外管的内壁得到冷却，冷却气流量为10-15 L/min。

电感耦合等离子体ICP教材

电感耦合等离子体ICP教材 1. 原子光谱的理论基础 光谱分析是根据物质的特征光谱来研究物质的化学组成、结构和存在状态的一类分析领域，它可分为原子发射光谱分析、原子吸收光谱分析、分子发射光谱分析、分子吸收光谱分析、X射线荧光光谱分析、原子和分子荧光光谱分析、红外和拉曼光谱分析等各类分析方法。 原子发射光谱分析是根据试样物质中气态原子（或离子）被激发以后，其外层电子辐射跃迁所发射的特征辐射能（不同的光谱），来研究物质化学组成的一种方法。常称为光谱化学分析，也简称为光谱分析。 1. 1 原子的结构和辐射跃迁 原子光谱是原子内部运动的一种客观反映,原子光谱的产生与原子的结构密切有关。在原子光谱分析时，最被关心的是光谱线波长的选择，以及所选光谱线的强度，而谱线的波长以及影响谱线强度的因素与原子结构密切相关。因此，一个光谱分析工作者有必要对原子结构及辐射跃迁过程有所了解。 早在19世纪中，人们已积累了一些原子光谱的实践知识。Bunsen 及Kirchhoff最先将分光镜应用于元素的鉴定及分析，并将元素与特

征谱线相联系，认识到线光谱是原子发射的。 1913年Bohr提出了原子结构学说，其要点如下： 9) 电子绕核作圆周运行，可以有若干个分立的圆形轨道，在不同轨道上运行的电子处于不同的能量状态。在这些轨道上运行的电子不辐射能量，即处于定态。在多个可能的定态中，能量最低的态叫基态，其它称为激发态 10) 原子可以由某一定态跃迁至另一定态。在此过程中发射或吸收能量，两态之间的能量差等于发射或吸收一个光子所具有的能量，即=E2-E1νh 上式称为Bohr频率条件。式中，E2 E1。如E2为起始态能量，则发射辐射；如E2为终止态能量，则吸收辐射。h为planck常数（6.6262×10-34J?S）。>17) 的正整数倍。即π必须等于h/2Φ原子可能存在的定态只能取一些不连续的状态，即电子只能沿着特定的轨道绕核旋转。在这些轨道上，电子的轨道运动角动量 P = ΦP ）??（n=1，2，3πn?h/2 此式称为Bohr量子化规则，n称为主量子数据。 Bohr的原子结构学说以及以后的量子力学逐步完善了原子的结构理论。人们认识到：电子在能级间的跃迁时就产生谱线。若电子由低能级向高能级跃迁时就产生吸收光谱，电子由高能级向低能级跃迁时，就产生发射光谱。

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)仪实操

深圳市药品检验研究院（深圳市医疗器械检测中心） 检验记录 检品编号：CZ20172653 检品名称：喜炎平注射液 批号：2016112503 规格：2ml：50mg 剂型：注射剂 生产单位：江西青峰药业有限公司 供样单位：深圳市食品药品监督管理局 检验依据：铅、镉、砷、汞、铜测定法（中国药典2015版一部附录ⅨB电感耦合等离子体法） 装 订 线 备注：所有称样的原始数据采集在本院lims系统中，无纸质打印数据。 检验者：日期：年月日~ 年月日 校核者：日期：年月日

检品编号：CZ20172653检品名称：喜炎平注射液 【重金属及有害元素残留（铅、镉、砷、汞、铜）】初试 复试□日期：2017 年06 月01日～06月02 日室温：_21.8℃__ 相对湿度：_58%RH__ 方法：电感耦合等离子体质谱法 仪器：微波消解仪型号MARS6 编号_20070641___ 仪器：电感耦合等离子体质谱仪型号X-Series 2 编号_20100118___ 移液器：10～100μL单通道移液器（222766Z） 100～1000μL单通道移液器（214563Z） 500～5000μL单通道移液器（235793Z） 检验者：校核者：

标准品储备液的制备：分别精密吸取铅、砷单元素标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心，批号分别为16B064-1、16A005-4，浓度分别为1000μg/ml）各1ml、镉单元素标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心，批号分别为16B033-2，浓度为1000μg/ml）0.5ml，置100ml量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，摇匀，再精密吸取5ml，置50ml量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，摇匀，作为储备液①（铅、砷：1μg/ml，镉：0.5μg/ml）； 精密吸取铜单元素标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心，批号分别为16B032-2，浓度为1000μg/ml）0.5ml，置50ml量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，摇匀，作为储备液②（铜：10μg/ml）； 精密吸取汞单元素标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心，批号分别为16A015-2，浓度为1000μg/ml）0.5ml置50ml量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，摇匀，再精密吸取0.5ml，置50ml量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，摇匀，作为储备液③（汞：0.1μg/ml）。 标准溶液的制备：分别精密吸取储备液① 0、0.05、0.25、0.5、1.0ml和储备液② 0、0.25、0.5、1.0、2.5ml，置50ml量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，摇匀，即得。（每1ml含铅和砷0、1、5、10、20ng；含镉0、0.5、2.5、5、10 ng；含铜0、50、100、200、500 ng）； 精密吸取储备液③ 0、0.1、0.25、0.5、1.0、2.5ml，置50ml量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，摇匀，即得。（每1ml含汞0、0.2、0.5、1、2、5ng）。 内标溶液的制备：精密量取锗、铟、铋单元素标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心，批号分别为为16B008、169013、169044-2，浓度分别为1000μg/ml）各0.5ml，置50ml量瓶中，加2%硝酸溶液稀释至刻度，摇匀，再精密吸取1ml，置500ml量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，摇匀，即得，浓度为20ng/ml。 检验者：校核者：