現(xiàn)代光譜分析-2AES.ppt

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜 （ICP-AES）,第二章,目錄,2.1 原子發(fā)射光譜基礎(chǔ) 2.2 ICP-AES分析原理及特點(diǎn) 2.3 ICP-AES儀器 2.4 ICP-AES分析方法 2.5 ICP光譜法的新進(jìn)展,2.1 原子發(fā)射光譜基礎(chǔ),原子發(fā)射光譜分析是一種已有一個(gè)世紀(jì)以上悠久歷史的分析方法。,1672年，牛頓發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光譜,1802年，Wollaston和Fraunhofer發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光譜中的暗線,1860年，Kirchoff和Bunsen觀察到不同元素發(fā)出特征激發(fā)線,2.1.1 歷史,電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP）：上世紀(jì)60年代中期，F(xiàn)assel和Greenfield創(chuàng)立了電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜新技術(shù)，這在光譜化學(xué)分析上是一次重大的突破。 其它等離子體光譜分析技術(shù)（直流等離子體、微波等離子體）也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。 上世紀(jì)80-90年代，ICP-MS的發(fā)展 應(yīng)用廣泛： 金屬元素測(cè)量首選方法（ICP，直讀原子發(fā)射光譜）,Ba,Na,K,Fraunhofer 吸收線,發(fā)射線,元素定性分析,190 nm,900 nm,Cu,發(fā)射譜是一些明亮的細(xì)線，吸收譜是一些暗線。,2.1.2 發(fā)射光譜分析的原理,多元素檢測(cè)（multi-element） 分析速度快：多元素檢測(cè)；可直接進(jìn)樣；固、液均可 選擇性好： Nb與Ta； Zr與Ha，Rare-elements; 檢出限低：10-0.1mg/g(mg/mL); ICP-AES可達(dá)ng/mL 準(zhǔn)確度高：一般5-10%，ICP可達(dá)1%以下 所需試樣量少 線性范圍寬（linear range),4-6個(gè)數(shù)量級(jí) 對(duì)非金屬元素的測(cè)定非最佳： O,S,N,X(處于遠(yuǎn)紫外)；P、Se、Te難激發(fā)，常以原子熒光法測(cè)定,2.1.3 發(fā)射光譜分析的特點(diǎn),能量（電或熱、光）-基態(tài)原子 外層電子（低能態(tài)E1-高能態(tài)E2） 外層電子（高能態(tài)E2-低能態(tài)E1） 發(fā)出特征頻率(n)的光子： E = E2-E1 = h = hc/l,2.1.4原子發(fā)射光譜的產(chǎn)生過(guò)程,激發(fā)電位（Excited potential): 由低能態(tài)-高能態(tài)需要的能量，以eV表示。每條譜線對(duì)應(yīng)一激發(fā)電位。 共振線（Resonance line）： 由激發(fā)態(tài)直接向基態(tài)躍遷發(fā)射產(chǎn)生的譜線 原子線和離子線 I: 原子線 II: 一次電離離子發(fā)射的譜線，一級(jí)離子線 III: 二次電離離子發(fā)射的譜線，二級(jí)離子線,Mg I 285.21nm， Mg II 280.27nm， Mg III 455.30nm,幾個(gè)概念, 原子能級(jí)用光譜項(xiàng)來(lái)表征,例： 鈉原子基態(tài) 32S1/2,n2S+1LJ,n：主量子數(shù) L：總角量子數(shù) S：總自旋量子數(shù) J：總內(nèi)量子數(shù),光譜項(xiàng)符號(hào)：,基態(tài)Na原子： (1s)2(2s)2(2p)6(3s)1,2.1.5 原子光譜原理,核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述,單個(gè)價(jià)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述,主量子數(shù) n: 描述電子層，主要能量， n =1，2， 角量子數(shù) l：電子云形狀，決定角動(dòng)量Pl，l=0，1，2，, 對(duì)應(yīng)s, p, d, f, 磁量子數(shù) ml: 電子云伸展方向，決定角動(dòng)量Pl沿Z軸分量， ml =0, 1, 2, , l 自旋量子數(shù) s：電子的自旋，決定自旋角動(dòng)量， s =1/2 自旋磁量子數(shù) ms：自旋角動(dòng)量沿Z軸分量， ms = 1/2 四個(gè)量子數(shù)可以描述原子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：n, l, ml, ms.,多個(gè)價(jià)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述,n：主量子數(shù) L：總角量子數(shù) J：總內(nèi)量子數(shù) S：總自旋量子數(shù),多電子角量子數(shù)耦合,L：總角量子數(shù)， 其數(shù)值為外層價(jià)電子角量子數(shù) l 的矢量和，即 如兩個(gè)價(jià)電子耦合，L的取值為: L = l1+l2，(l1+l2-1)，(l1+l2-2)，l1-l2 L的取值范圍： 0, 1, 2, 3, 相應(yīng)的符號(hào)為：S, P, D, F，,L = li,S：總自旋。其值為個(gè)別價(jià)電子自旋s(其值為1/2 )的矢量和。,當(dāng)電子數(shù)為偶數(shù)時(shí)， S 取零或正整數(shù) 0，1，,當(dāng)電子數(shù)為奇數(shù)時(shí)， S 取正的半整數(shù)1/2，3/2, ,J：總內(nèi)量子數(shù)。其值為各個(gè)價(jià)電子組合得到的總角量子數(shù) L與總自旋S的矢量和。,若LS，則J有(2S+1)個(gè)值；,若LS，則J有(2L+1)個(gè)值。, J 的取值個(gè)數(shù)：,例：根據(jù)原子的電子構(gòu)型求光譜項(xiàng)。 1. 鈉原子基態(tài)和第一激發(fā)態(tài)。,解：(1)鈉原子基態(tài) (1s)2(2s)2(2p)6(3s)1,原子實(shí)：包括原子核和其它全充滿支殼層（閉合殼層）中的電子。,光學(xué)電子：填充在未充滿支殼層中的電子。,鈉原子基態(tài)：(3s)1,n = 3,L = l = 0,S = 1/2 (2S+1) = 2,J = 1/2,光譜項(xiàng)符號(hào)：32S1/2,(2) 鈉原子的第一激發(fā)態(tài) ：(3p)1,n = 3,光譜支項(xiàng) ： 32P1/2 和 32P3/2,由于軌道運(yùn)動(dòng)和自旋運(yùn)動(dòng)的相互作用, 這兩個(gè)光譜支項(xiàng)代表兩個(gè)能量有微小差異的能級(jí)狀態(tài)。,L = l = 1,S = 1/2 (2S+1) = 2,J = 3/2，1/2,光譜項(xiàng)：32P,鈉原子由第一激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷發(fā)射兩條譜線,第一激發(fā)態(tài)光譜支項(xiàng) ： 32P1/2 和 32P3/2,基態(tài)光譜項(xiàng)：32S1/2,589.593nm ，588.996 nm,原子能級(jí)圖,一條譜線用兩個(gè)光譜項(xiàng)符號(hào)來(lái)表示,Na 588.996 nm (32S1/2 32P3/2 ),Na 589.593nm (32S1/2 32P1/2 ), 躍遷的選擇定則,在躍遷時(shí)，主量子數(shù)n的改變不受限制。 L = 1，即躍遷只允許在 S 與P 之間、或P 與S 或 D 之間，D 與P 或F 之間產(chǎn)生等等。 S = 0。 J = 0，1。但當(dāng)J = 0時(shí)， J = 0的躍遷是禁戒的。,Mg 2852 (共振線) 躍遷的原子光譜項(xiàng),S為何不等于1？,兩個(gè)3s電子處于同一軌道，根據(jù)保里不相容原理，這兩個(gè)電子的自旋必須反平行,基態(tài)鎂原子的光譜項(xiàng)符號(hào)：, Mg原子序數(shù)12,Mg基態(tài)電子組態(tài)：,Mg 2852 ：,Mg第一激發(fā)態(tài)電子組態(tài)：,原子的多重性,價(jià)電子數(shù)增加，譜線數(shù)目迅速增加。 Fe有5000多條譜線，經(jīng)典發(fā)射光譜定性分析時(shí)用作確定波長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。,原子光譜譜線數(shù)目,hvu0：?jiǎn)蝹€(gè)光子的能量 I u0: 譜線強(qiáng)度，群體譜線的總能量,（一）譜線強(qiáng)度（第u個(gè)激發(fā)態(tài)）,2.1.6原子譜線強(qiáng)度及其影響因素,gu，g0：統(tǒng)計(jì)權(quán)重 （g=2J+1),Eu：激發(fā)電位（原子中某一外層電子由基態(tài)激發(fā)到高能級(jí)所需要的能量）,T(K)：激發(fā)溫度,K：Boltzmann（玻爾茲曼）常數(shù),n0：基態(tài)的原子密度；nu:激發(fā)態(tài)的原子密度,等離子體中被測(cè)元素的總原子數(shù)：,等離子體原子發(fā)射光譜為例：,k: 分析物的蒸發(fā)速度常數(shù);: 逸出速度常數(shù),b:自吸常數(shù),有自吸時(shí)b1,無(wú)自吸時(shí),b = 1,q: 分析物蒸發(fā)時(shí)與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的常數(shù),（二）影響譜線強(qiáng)度的因素,1. 譜線的性質(zhì),Eu、u0、Au0、gu、g0,g = 2J + 1,Na 589.593 nm(32S1/2 32P1/2) g1= 2J + 1 = 21/2 + 1 = 2,Na 588.996 nm(32S1/2 32P3/2) g2= 2J + 1 = 23/2 + 1 = 4,2. 激發(fā)溫度,譜線強(qiáng)度與溫度的關(guān)系,火焰： 空氣-乙炔， 2200 笑氣-乙炔， 2900 氬氣等離子體： 高溫：高達(dá)10000K 高靈敏度 低的化學(xué)干擾 高的光譜干擾,原子發(fā)射激發(fā)源,3. 試樣的組成和結(jié)構(gòu),4. 試樣中元素的含量,5. 譜線的自吸和自蝕,自吸：原子在高溫發(fā)射某一波長(zhǎng)的輻射，被處在邊緣低溫狀態(tài)的同種原子所吸收的現(xiàn)象。,a b c d,Eo 基態(tài),激發(fā)態(tài),發(fā)射,能量,b,d,c,E3,E2,E1,E,離子化,原子發(fā)射能量示意圖,a,原子或離子激發(fā)態(tài)返回基態(tài)，電磁波輻射； 電磁波按一定波長(zhǎng)順序排列為原子光譜（線狀光譜）； 原子或離子結(jié)構(gòu)不同，特征光譜，進(jìn)行定性分析。,2.1.6 原子發(fā)射光譜的定性原理,賽伯-羅馬金公式：,2.1.7 原子發(fā)射光譜的定量基礎(chǔ),強(qiáng)度,濃度,定量分析,光源：火焰，電弧，火花 光譜儀：分光儀器-棱鏡，光柵 光譜記錄系統(tǒng)：目測(cè)，照相系統(tǒng)-感光、顯影定影 定性定量?jī)x器：看譜儀-鐵光譜比較法；測(cè)微光度計(jì)-黑度。,2.1.8 經(jīng)典原子發(fā)射光譜分析方法,光電直讀光譜：快速檢測(cè)。,Thermo Fisher ARL 3460/4460直讀光譜儀,2.2 電感耦合等離子體發(fā)射光譜 (ICP-AES),等離子體（Plasma）一般指電離度超過(guò)0.1%被電離了的氣體，這種氣體不僅含有中性原子和分子，而且含有大量的電子和離子，且電子和正離子的濃度處于平衡狀態(tài)，從整體來(lái)看是處于中性的。 “高溫下電離氣體（Ionized gas）” “離子狀態(tài)” “陽(yáng)離子和電子數(shù)幾乎相等”,2.2.1 等離子體（Plasma）,“ 炬管” “ 工作氣體 Ar” “高頻電流經(jīng)感應(yīng)線圈產(chǎn)生高頻電磁場(chǎng)” “電子、離子源” 引入樣品元素被激發(fā)（發(fā)光源） ICP發(fā)射光譜分析,2.2.2電感耦合等離子體（ICP）,等離子體光源的分區(qū),1.NAZ-分析區(qū) 2. PHZ-預(yù)熱區(qū) 3. 尾焰 4. IRZ- 初始輻射 區(qū),等離子體形成過(guò)程,1）低檢測(cè)限：蒸發(fā)和激發(fā)溫度高； 2）穩(wěn)定，精度高：高頻電流-趨膚效應(yīng)（skin effect)-渦流表面電流密度大-環(huán)狀結(jié)構(gòu)-樣品導(dǎo)入通道-不受樣品引入影響-高穩(wěn)定性 3）基體效應(yīng)小（matrix effect)：樣品處于化學(xué)惰性環(huán)境的高溫分析區(qū)-待測(cè)物難生成氧化物-停留時(shí)間長(zhǎng)（ms級(jí)）、化學(xué)干擾小，樣品處于中心通道，其加熱是間接的-樣品性質(zhì)（基體性質(zhì)，如：樣品組成、溶液粘度、樣品分散度等）對(duì)ICP影響小。 4）背景?。和ㄟ^(guò)選擇分析高度，避開(kāi)渦流區(qū)。 5）自吸效應(yīng)?。簶悠凡粩U(kuò)散到ICP周?chē)睦錃鈱?，只處于中心通道，即是處于非局部力學(xué)系統(tǒng)平衡； 6）分析線性范圍寬：ICP在分析區(qū)溫度均勻，自吸收、自蝕效應(yīng)小 7）眾多元素同時(shí)測(cè)定：激發(fā)溫度高（70多種） 不足：對(duì)非金屬測(cè)定的靈敏度低，儀器貴，維護(hù)費(fèi)用高。,ICP光源特點(diǎn),ICP發(fā)射光譜分析的基本過(guò)程,ICP發(fā)射光譜分析過(guò)程主要分為三步, 即激發(fā)、分光和檢測(cè)。 利用等離子體激發(fā)光源（ICP）使試樣蒸發(fā)汽化, 離解或分解為原子狀態(tài)，原子可能進(jìn)一步電離成離子狀態(tài)，原子及離子在光源中激發(fā)發(fā)光。 利用光譜儀器將光源發(fā)射的光分解為按波長(zhǎng)排列的光譜。 利用光電器件檢測(cè)光譜，按測(cè)定得到的光譜波長(zhǎng)對(duì)試樣進(jìn)行定性分析，按發(fā)射光強(qiáng)度進(jìn)行定量分析。,譜線強(qiáng)度與濃度的關(guān)系,I = Nmh=KNmN0e-Em/ kT (1) 在一定的實(shí)驗(yàn)條件下: I = aC (2) a為常數(shù)，C為目的元素的濃度 考慮某些情況下有一定程度的譜線自吸, 對(duì)(2)加以修正 I = aCb (3) b為自吸系數(shù), 一般情況下b1。在ICP光源中多數(shù)情況下b1。,ICP-AES光譜儀的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn): 多元素同時(shí)分析 靈敏度高（亞ppb） 分析精度高,穩(wěn)定性好（CV 1%） 線性范圍寬（個(gè)數(shù)量級(jí)） 化學(xué)干擾極低 溶液進(jìn)樣、標(biāo)準(zhǔn)溶液易制備,應(yīng)用領(lǐng)域,(1)鋼鐵及其合金分析:碳鋼,高合金鋼,低合金鋼,鑄鐵,鐵合金等. (2)有色金屬及其合金:純鋁及其合金,純銅及其合金,鉛合金,貴金屬,稀土金屬等. (3)環(huán)境樣品:土壤,水體,固體廢物,大氣飄塵,煤飛灰,污水等. (4)巖石和礦物.地質(zhì)樣品. (5)生物化學(xué)樣品:血液,生物體. (6)食品和飲料:糧食,飲料,點(diǎn)心,油類(lèi),茶,海產(chǎn)品. (7)化學(xué)化工產(chǎn)品: (8)其它無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料. (9)核燃料和核材料.,ICP-AES可測(cè)定的元素,分析技術(shù)比較（1）,不同分析技術(shù)之間的比較（2）,ICP-AES 有更好的檢測(cè)限 AAS有更好的檢測(cè)限 相似的檢測(cè)限 原子光譜不可測(cè),與AAS的比較,2.3 ICP-AES儀器,ICP原子發(fā)射光譜儀結(jié)構(gòu)圖,蠕動(dòng)泵,霧化器,霧化室,由霧化器、蠕動(dòng)泵和載氣所產(chǎn)生的霧狀樣品進(jìn)到霧化室。 霧化室的功能相當(dāng)于一個(gè)樣品過(guò)濾器，較小的細(xì)霧通過(guò)霧化室到達(dá)矩管，較大的樣品滴被濾除六道廢液容器中。,ICP炬管,冷卻氣起冷卻作用，保護(hù)石英炬管免被高溫融化(9L/min-20L/min) 輔助氣點(diǎn)燃等離子體 霧化氣 形成樣品氣溶膠 將樣品氣溶膠引入ICP 對(duì)霧化器、霧化室、中心管起清洗作用)(0.2L/min-1.5L/min),一體式炬管,等離子體光源外觀上類(lèi)似火焰的放電光源,ICP-AES 樣品導(dǎo)入,將樣品溶液霧化連續(xù)導(dǎo)入ICP中,高頻線圈,等離子炬管,樣品溶液,霧化室,霧化器,冷卻氣 (Ar),等離子（輔助）氣 (Ar),固定多通道型光譜儀,多元素同時(shí)測(cè)定，分析速度快 分析精度高、穩(wěn)定性好 操作簡(jiǎn)單，消耗少,必須根據(jù)用戶(hù)需求預(yù)先排定PMT和出射狹縫，靈活性差,多道直讀光譜儀,單道掃描型光譜儀,譜線選擇靈活 定量、定性和半定量分析 儀器價(jià)格低 分析速度慢，精度稍差,單道掃描光譜儀,全譜直讀型光譜儀,全譜直讀式的等離子光譜儀，它采用中階梯光學(xué)系統(tǒng)結(jié)合固體檢測(cè)器(CID，CCD)，既具有單道的靈活性，又有多道的快速與穩(wěn)定。,+,全譜直讀光譜儀,ICP操作,液氬鋼瓶,ICP操作過(guò)程,2.4 ICP-AES分析方法,需進(jìn)行使樣品溶液化的前處理,ICP發(fā)射光譜分析方法,定性分析 定量分析 半定量分析,定性分析,要確認(rèn)試樣中存在某個(gè)元素，需要在試樣光譜中找出三條或三條以上該元素的靈敏線，并且譜線之間的強(qiáng)度關(guān)系是合理的；只要某元素的最靈敏線不存在，就可以肯定試樣中無(wú)該元素。,靈敏線: 共振線或最后線,定量分析,工作曲線法 標(biāo)準(zhǔn)樣品的組成與實(shí)際樣品一致 在工作曲線的直線范圍內(nèi)測(cè)定 使用無(wú)干擾的分析線,工作曲線法,校準(zhǔn)曲線線性范圍：AB 段,自吸：BC 段,定量分析,標(biāo)準(zhǔn)加入法 測(cè)定范圍的工作曲線的直線性 溶液中干擾物質(zhì)濃度必須恒定 應(yīng)有1-3個(gè)添加樣品 使用無(wú)干擾的分析線 進(jìn)行背景校正,標(biāo)準(zhǔn)加入法,定量分析,內(nèi)標(biāo)法 在試樣和標(biāo)準(zhǔn)樣品中加入同樣濃度的某一元素（內(nèi)標(biāo)元素），利用分析元素和內(nèi)標(biāo)元素的譜線強(qiáng)度比與待測(cè)元素濃度繪制工作曲線，并進(jìn)行樣品分析。,內(nèi)標(biāo)法原理,內(nèi)標(biāo)元素和內(nèi)標(biāo)線的選擇原則,內(nèi)標(biāo)元素與被測(cè)元素化合物具有相似的蒸發(fā)性質(zhì)，離解能、激發(fā)電位 (及電離能)相近。 內(nèi)標(biāo)元素的含量必須適量和固定。 原子線與原子線組成分析線對(duì)，離子線與離子線組成分析線對(duì)。 分析線和內(nèi)標(biāo)線沒(méi)有自吸或自吸很小，且不受其它譜線的干擾。,半定量分析,半定量分析 有些樣品不要求給出十分準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)，允許有較大偏差，但需要盡快給出分析數(shù)據(jù)，這類(lèi)樣品可采用半定量分析法。 ICP光源的半定量分析尚無(wú)通用方法，因儀器類(lèi)型和軟件功能而異，應(yīng)用不廣泛。主要用于鋼材、合金等的分類(lèi),礦石品位分級(jí)等大批量試樣的快速測(cè)定。,溶解樣品的基本要求,待測(cè)元素完全進(jìn)入溶液 溶解過(guò)程待測(cè)元素不損失 不引入或盡可能少引入影響測(cè)定的成分 試樣溶劑具有較高的純度，易于獲得 操作簡(jiǎn)便快速，節(jié)省經(jīng)費(fèi)等,樣品的前處理（溶液化）,稀釋法 用純水、稀酸、有機(jī)溶劑直接稀釋樣品。 只適用于均勻樣品 例）排放水、電鍍液、潤(rùn)滑油等 干式灰化分解法 在馬弗爐中加熱樣品，使之灰化 。 可同時(shí)處理多個(gè)樣品。 注意低沸點(diǎn)元素Hg,As,Se,Te,Sb的揮發(fā),84,樣品的前處理（溶液化）,濕式分解法 常規(guī)酸消化 樣品 + 酸（300）于燒杯或三角燒瓶中,在電熱板 或電爐上加熱。 常規(guī)酸消化的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，適合處理大批量樣品；缺點(diǎn)是操作難度大，試劑消耗量大、每個(gè)試樣的酸消耗量不等，試劑空白高且不完全一致、消解周期長(zhǎng)、勞動(dòng)條件較差。,85,樣品的前處理（溶液化）,微波消解法 與傳統(tǒng)的傳導(dǎo)加熱作用方式相反,微波是對(duì)物質(zhì)內(nèi)部直接加熱.微波消解法實(shí)際是熱壓分解法的一種，微波加熱可使反應(yīng)在密閉中進(jìn)行，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體形成高壓，加速了反應(yīng)速度。微波消解的溫度達(dá)300，操作壓力可達(dá)5.3 MPa以上。,微波消解優(yōu)點(diǎn)： 可以迅速分解試樣,縮短溶樣時(shí)間. 密閉增壓溶樣可以獲得高溫高壓,反應(yīng)速度和酸溶效率隨溫度的上升而明顯增加. 實(shí)際用量少,一般只需幾毫升. 密閉消解所需試劑用量少,以聚四氟乙烯為原材料的微波溶樣器吸附力很小,不污染和吸附樣品,也不吸收微波的能量. 試樣在消解過(guò)程中的損失和交叉污染的可能性大降低. 采用密閉消解溶樣可以避免易揮發(fā)元素的損失,如:As、Hg、B、Cr、Sb 等.； 可使能耗降低,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,同時(shí)減少常規(guī)消解酸霧對(duì)環(huán)境的污染.,2.5 ICP新進(jìn)展,ICP和其它技術(shù)的聯(lián)用,ICP,GC,MS,AAS,AFS,HIBS,HPLC,色譜-ICP-AES,包括GC-ICP-AES, LC-ICP-AES, HPLC-ICP-AES 優(yōu)點(diǎn)：判斷元素存在的價(jià)態(tài) 有效減少分析時(shí)的光譜干擾,電感耦合等離子體-質(zhì)譜法 Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS),該方法是將ICP作為質(zhì)譜（MS）的離子源,同時(shí)測(cè)定痕量多元素的無(wú)機(jī)質(zhì)譜技術(shù) 優(yōu)點(diǎn)：光譜干擾比ICP-AES小 比ICP-AES具有更好的檢出限,簡(jiǎn)介,從分析的對(duì)象看，質(zhì)譜法可以分為原子（無(wú)機(jī)）質(zhì)譜法和分子（有機(jī)）質(zhì)譜法。 原子質(zhì)譜法又稱(chēng)無(wú)機(jī)質(zhì)譜法，是將單質(zhì)離子按照質(zhì)荷比的不同進(jìn)行分離和檢測(cè)的方法。它廣泛應(yīng)用于物質(zhì)試樣中元素的識(shí)別和濃度測(cè)定。,元素分析的質(zhì)譜時(shí)代,1980, Houk & Fassel首次發(fā)表ICP-MS聯(lián)用技術(shù)的工作 (兩級(jí)真空接口技術(shù)，Ames Lab., Iowa Univer., USA) 1983, “匹茲堡化學(xué)年會(huì)”，第一臺(tái)ICP-MS商品儀面世 (Elan 250, Sciex) 1990, “It has truly become a technique for MASSES”(Dr. Koppenaal) 2000, 全世界共有35004000臺(tái)ICP-MS儀器,ICP-MS檢測(cè)限及質(zhì)量分析范圍,ICPMS分析性能,測(cè)定對(duì)象：絕大多數(shù)金屬元素和部分非金屬元素 檢測(cè)限：110-5(Pt) 159(Cl) ng/mL 分析速度： 20 samples per hour 精度：RSD 5% 離子源穩(wěn)定性：優(yōu)良的長(zhǎng)程穩(wěn)定性 自動(dòng)化程度：從進(jìn)樣到數(shù)據(jù)處理的全程自動(dòng)化和遠(yuǎn)程控制 應(yīng)用范圍：地質(zhì)、環(huán)境、冶金、生物、醫(yī)藥、核工業(yè) 可測(cè)定同位素的比率,ICP-MS系統(tǒng)組成及工作原理,原子質(zhì)譜分析包括下面幾個(gè)步驟： 原子化 將原子化的原子大部分轉(zhuǎn)化為離子 離子按照質(zhì)荷比分離 計(jì)數(shù)各種離子的數(shù)目,Basic Instrumental Components of ICP-MS,A Typical ICP-MS in 1990s (PE, PlasmaQuad II),ICP-MS Lab. in Phys. Sci. Center, USTC (Thermo VG Elemental, PlasmaQuad III),A Typical ICP-MS Laboratory in 2000s (PE, Sciex ELAN 6000),1. 電感耦合等離子體,等離子體：等離子體指的是含有一定濃度陰陽(yáng)離子能夠?qū)щ姷臍怏w混合物。在等離子體中，陰陽(yáng)離子的濃度是相同的，凈電荷為零。通常用氬形成等離子體。氬離子和電子是主要導(dǎo)電物質(zhì)。一般溫度可以達(dá)到10,000K。,物理構(gòu)件 石英炬管 (Fassel型) 耦合負(fù)載線圈（23圈水冷細(xì)銅管） 射頻發(fā)生器（提供能量） Tesla線圈（點(diǎn)火裝置）,2. ICP與MS的接口(Interface),離子的提取 采樣錐(sampling cone) 截取錐(skimmer cone) 離子的聚焦 離子透鏡組 真空系統(tǒng) 一個(gè)機(jī)械泵 一個(gè)分子渦輪泵,離子的提取,兩個(gè)錐體組成，取樣錐和分離錐，取樣錐裝在一個(gè)水冷擋板上，錐體材料為鎳，取樣孔徑為0.5-1mm。分離錐與取樣錐類(lèi)似，經(jīng)過(guò)兩級(jí)錐體的阻擋和兩級(jí)真空泵的抽氣，使得分離錐后的壓力可以達(dá)到10-3Pa。 等離子體的氣體以大約6000K的高溫進(jìn)入取樣錐孔，由于氣體極迅速的膨脹，使等離子體原子碰撞頻率下降，氣體的溫度也迅速下降，使得等離子體的化學(xué)成分不再變化。通過(guò)分離錐后，靠一個(gè)靜電透鏡將離子與中性粒子分開(kāi)，中性粒子被真空抽離，離