前言
光谱分析的历史
1666年英国物理学家牛顿（Newton）做了一次光学色散实验，他用一束太阳光在暗室中通过一个棱镜，在棱镜后的屏幕上看到了洪、橙、黄、绿、靛、蓝、紫七种不同的颜色依次排列在屏幕上，形成一条彩色的谱带，称之为光谱。这个简单的实验就是光谱学的起源，也是光谱分析的基本原理。
1802年英国化学家渥拉斯顿（Wollaston）发现在太阳的彩色光谱中有几条黑线。1814年德国物理学家夫琅和费（Fraunhofer）继续研究太阳光谱中的黑线的相对位置，按英文字母取名为A、B、C、D、E、F、……线，后人为了纪念这一工作，把这些黑线称之为夫琅和费线，这些黑线是由于包围太阳的气氛、原子等粒子的蒸气，吸收了太阳光谱中特定的波长而产生的，是吸收光谱的现象。
1826年，泰博特（Talbot）研究了钠盐、钾盐和锶盐在酒精灯上燃烧时得到的光谱，以及铜、银和金在火花放电的光谱时说：“发射光谱是化学分析的基础”，在研究钾盐的特性时指出“这种红色光。。。象钠盐的黄色光一样，成为钾盐的特性。”“我要进一步认为无论在什么时候，只要在棱镜中观察到火焰里有某一种颜色的单色光出现时，就说明有一定的化合物生成或存在。”以后傅科（Foucault）和埃格斯脱龙（Angstrom）观察钠的两根黄线和夫琅和费的两根D线是一致的，研究了发射光谱（亮线）与吸收光谱（黑线）之间的关系。
1860年本生（Bunsen）和基尔霍夫（Kirchohoff）他们首先把分光镜用于化学分析，他们在矿水的光谱中发生了两条蓝线，从而发现了新的碱金属元素铯。自1860年之后一直到二十世纪初的40余年内，用光谱分析法先后发现的元素有十余个，见下表：
二十世纪初期以后光谱学由于它检出限的限制，作为发现新元素的时期已经过去了，质谱仪的出现可以更有效地测出各种微量元素。而对化学家来讲，光谱分析作为一个测量样品中微量杂质的手段是有效的。但作为光谱分析的定量分析直到1925年吉拉赫（Gerlach）首先提出了谱线的相对强度的概念，即用内标法来进行分析，提高了光谱分析的精密度和准确度，为光谱定量分析奠定了基础。
在二十世纪70-80年代，一些新的光源（如等离子体，辉光放电等）的研究成功，以及广泛地应用光电直读和电子计算机联用，进一步提高了光谱分析的精密度和准确度，实现了自动化。使光谱定量分析在现代分析化学中占有极其重要的地位。
第一部分ICP-AES的基体原理
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：
1)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
2)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
hν=E2-E1
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）。
3)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PΦ必须等于h/2π的正整数倍。即
PΦ= n·h/2π（n=1，2，3??）
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。
例如右图所示的钠离子有高于基态2.2ev和3.6ev
的两个激发态（ev为“电子伏特”，表征能量高低），
当处于基态的钠原子受外界能量激发时，原子核外的
电子跃迁到高能级的激发态，但激发态电子是不稳定
的，大约经过10-8秒以后，激发态电子将返回基态或
其他较低能级，并将电子跃迁时所吸收的能量以光的
形式释放出去，2.2ev和3.6ev的能量的激发态回到基
态分别发射589.0nm和330.3nm的谱线。核外电子从第一激发态返回基态时所发射的谱线称为第一共振发射线。由于基态与第一激发态之间的能级差异最小，电子跃迁几乎最大，故共振发射线最易产生，对多数元素而讲，它是所有发射谱线中最灵敏的（如钠的589.0nm），在原子发射光谱分析中通常以共振线为分析线。
1. 2 原子的激发和电离
不同的原子具有不同的能级，在一般的情况下，原子处于能量最低的状态，即基态，当电子或其他粒子与原子相互碰撞，如果其动能稍大于原子的激发能，就可使该气态原子获得一定的能量，从原子的基态过渡至某一较高能级，这一过程叫做激发。
使原子由基态跃迁到较高能级（即激发态）所需的能量称激发能，以电子伏（ev）表示。从原子能级图可以看出，原子可以被激发到不同的高能级。不同的高能级都有其固定的能量即激发电位。激发能最低的能级（第一激发态）所对应的能量为该原子的第一共振电位，由于其激发能最小，最容易被激发至该能级，因此第一共振线在元素中经常是最强的谱线，常被用作光谱定性分析的灵敏线及低浓度光谱定量分析的分析线。
当电子或其他粒子与原子相互碰撞时，如果其能量大于原子的电离能，则它们相互碰撞时就可能使气态原子电离成气态的一级离子，如果能量更大，还可使离子处于激发态，甚至更进一步变成二级、三级等高级离子。
因此，所谓激发能是指气态原子或离子，由基态最低能级过渡到激发态所需的能量，这种过渡称激发；而电离能是指从气态原子基态最低能级移去电子至电离状态所需的能量，移去一个电子所需能量称第一电离能，移去二个、三个电子所需能量相应为第二电离能、第三电离能。激发能和电离能的高低是原子、离子结构固有的特征，是衡量元素激发和电离难易的程度和谱线灵敏度及波长位置的一个重要标志，其高低取决于原子或离子中原子核对外层电子的作用力的大小。
在光谱分析常用光源中激发的光谱主要是原子谱线和一次电离的离子谱线，只有在个别情况下出现二次电离的离子谱线。在光谱分析中，对于原子光谱线通常在元素符号后加上罗马字I，如Na I 589.593nm，Mg I 285.2nm来表示，而对于一级或二级离子光谱线，则常在元素符号加上罗马字II、III来表示。如Mg II 279.553nm、Ba II 455.403nm、La II 394.910nm，即为这些元素的一级离子光谱线。
习惯上我们按原子的一次电离
能的大小把元素粗略地分为易激发
易电离元素、中等激发中等电离元素
和难激发难电离元素。其与周期表的
关系如图所示。
在痕量元素的光谱分析时，常
选用灵敏的原子第一共振线作分析
线，其分析线的波长范围可以用?E=
E2-E1= hν=h(C/λ)来表示，由于元素
的第一共振线的激发能在1.5-20电
子伏之间，且在周期表中表现为规律性的变化，因此元素的第一共振线的波长在周期表中表现为规律性的变化，对于碱金属及碱土金属由于第一共振态激发能很小（<3电子伏），因此这些元素第一共振线的波长处于可见及近红外区，例如：钾（K）的I 766.490nm、纳（Na）的I 589.953nm；对于那些非金属元素，由于其第一共振态激发能很高（>6电子伏），因此这些元素第一共振线的波长处于真空紫外区（10-200nm），例如：磷（P）的I 177.499nm、硫（S）的I 182.034nm；而对于大多数元素的第一共振态激发能在
3-6电子伏之间，因而它们的第一共振线大多数处于近紫外区（200-380nm），例如：铁（Fe）的I 259.994nm、锌（Zn）的I 213.856nm；当用火花、等离子体等激发能量大的光源时，对碱土金属及过渡元素也常选用灵敏的一次离子的第一共振线作为分析线。这些谱线的规律如同原子一样，它们的第一共振线也大多数处于近红外区，例如：钙（Ca）的II 393.366nm、钡(Ba)的II 455.403nm。
1. 3谱线的分裂和变宽
1．塞曼效应：1896年塞曼(Zeeman)发现在约几千高斯以上的足够强的磁场中，谱线会分裂成几条偏振化的谱线，这种现象叫做塞曼效应。一般场合，由塞曼分裂出来的各谱线波长相差极小，约为0.00x-0.0xnm。
2．斯塔克效应：1913年斯塔克（Stark）发现在外电场的作用下出现，出现谱线分裂，分裂的程度随电场强度的提高而增加，这种现象称为斯塔克效应。在高压火化光源中，这种效应可能是显著的，但在ICP光源中，这种谱线变宽非常小，可以忽略。3．超精细结构：谱线的超精密结构是由于原子核效应所引起的，即核的质量和核自旋的不同均可引起原子能级的超精细分裂，这种因核自旋和同位素效应引起光谱支项分裂造成的极微小的波长位移，称为原子光谱线的超精细结构，其分裂谱线之间的距离约0.00x-0.0xnm，与塞曼分裂相当。
4．谱线的自然宽度：原子发谱的光谱并不是严格的单色的线状光谱，它具有一定的宽度和轮廓，一般谱线的自然宽度在10-6-10-5nm。
5．谱线的多普勒变宽：多普勒（Doppler）变宽又称热变宽，它是由于原子在发射过程中朝着和背离检测器作随机的热运动而产生。多普勒变宽随原子量增加而减小，但随温度增加而加宽。一般这种变宽约在10-4-10-3nm。
6．谱线的碰撞变宽：发射跃迁的原子与同种原子或其他气体原子、分子相碰撞使振动受到阻尼时也可使谱线变宽。与同种原子碰撞时引起的变宽称赫茨玛（Holtzmark）变宽；与不同种类原子或分子碰撞引起的称洛仑茨（Lorentz）变宽。其中洛仑茨变宽较明显，一般中10-3nm左右。
在ICP光谱分析中，多普勒变宽及洛仑茨变宽是主要的变宽因素，由这两种效应确定的光谱线总轮廓称为沃伊特（V oigt）轮廓。一般谱线宽度在10-4-10-3nm。
1. 4 光谱线的自吸收和自蚀
从光源中部所产生的辐射，当通过其外围时有可能被同类基态原子吸收，这一现象一旦出现则称为自吸收。
一个原子、离子或分子当它是处于相关跃迁能级的粒子时，它很容易吸收与其能级相对应的光量子跃迁至较高能级。在一个热光源中，被吸收的光量子仅有很小一部分的几率以荧光形式进行再辐射，由于第二类碰撞使激发能转化为粒子动能或振动能，因此，自吸收过程使光谱线的强度减弱且破坏了在等离子区中辐射强度与粒子浓度间的关系。
在光谱分析时，常引入一个经验常数，即自吸收系数来描述光谱定量关系式：
I =AC b
式中I为光谱线强度，C为被测元素的浓度，A是与蒸发、激发过程及试样组成有关的参数，B为经验常数即自吸收系数（b ≤1）。
由于光谱线是具有一定宽度和轮廓的谱线，即谱线轮廓是谱线强度随频率（或波长）而变化的分布曲线，由于自吸收的存在也影响其谱线的轮廓，使峰值强度或积分强度发生改变。
在实际光源中，辐射总是由处于较高温度的中心区通过低温蒸气的外部边缘部分进
行发射的。在光源中其中心部分激发温度高，存在较
多的激发态的原子，但在光源的外围，是一个低温区，
含有大量基态原子，当原子从光源中心所发射的谱线，
其中心波长附近实际上完全被外围基态原子所吸收，
被吸收的辐射由外围本身的辐射来代替，但发射很弱，
不能完全补偿光源中心辐射的损失，因而在谱线中心
吸收最严重，当原子浓度很高时，谱线轮廓在中央部
就出现凹陷，即产生自蚀，如自吸收一样一般只有第
一共振线才发生自蚀，如图是有自吸谱线轮廓。
2. 激发光源
激发光源是原子发射光谱仪中一个极为重要的组成部分，它的作用是给分析试样提供蒸发、原子化或激发的能量。在光谱分析时，试样的蒸发、原子化和激发之间没有明显的界限，这些过程几乎是同时进行的，而这一系列过程均直接影响谱线的发射以及光谱线的强度。
试样中组份元素的蒸发、离解、激发、电离、谱线的发射及光谱线强度除了与试样成份的熔点、沸点、原子量、化学反应、化合物的离解能、元素的电离能、激发能、原子（离子）的能级等物理和化学性质有关以外，还跟所使用的光源特性密切相关，不同的激发光源对各类样品、各种元素具有不同的蒸发行为和激发能量，因此要根据不同的分析对象，选择具有相应特性的激发光源。
由于样品的种类繁多、形状各异、元素对象、浓度、蒸发及激发难易不同，对光源的要求也不同。没有一种万能光源能同时满足各种分析对象的要求。各类光源在蒸发温度、激发温度、放电稳定性等各方面都各有其特点和应用范围。
原子发射光谱分析的误差，主要来源是光源，因此在选择光源是应尽量满足以下要求：
1)高灵敏度，随着样品中浓度微小变化，其检出的信号有较大的变化；
2)低检出限，能对微量和痕量成份进行检测；
3)良好的稳定性，试样能稳定地蒸发、原子化和激发，分析结果具有较高的精密度；
4)谱线强度与背景强度之比大（信噪比大）；
5)分析速度快；
6)结构简单，容易操作，安全；
7)自吸收效应小，校准曲线的线性范围宽。
原子发射光谱仪的类型，目前常用的光源有以下两种：一类是经典光源（电弧及火花），另一类是等离子体及辉光放电光源，其中以电感耦合等离子体光源（ICP）居多，在不同的领域中得到广泛的应用。
2. 1 电感耦合等离子体光源（ICP）
等离子体（Plasma）一词首先由Langmuir在1929年提出，目前一般指电离度超过0.1%被电离了的气体，这种气体不仅含有中性原子和分子，而且含有大量的电子和离子，且电子和正离子的浓度处于平衡状态，从整体来看是处于中性的。从广义上讲像火焰和电弧的高温部分、火花放电、太阳和恒星表面的电离层等都是等离子体。
等离子体可以按温度分为高温等离子体和低温等离子体两大类。当温度高达106-108K时，所有气体的原子和分子完全离解和电离，称为高温等离子体；当温度低于
105K时，气体部分电离，称为低温等离子体。
在实际应用中又把低温等离子体分为热等离子体和冷等离子体。当气体压力在1.013X105帕（相当1大气压）左右，粒子密度较大，电子浓度高，平均自由程小，电子和重粒子之间碰撞频繁，电子从电场获得动能很快传递给重粒子，这样各种粒子（电子、正离子、原子、分子）的热运动能趋于相近，整个气体接进或达到热力学平衡状态，此时气体温度和电子温度基本相等，温度约为数千度到数万度，这种等离子体称为热等离子体。例如直流等离子体喷焰（DCP）和电感耦合等离子体炬（ICP）等都是热等离子体，如果放电气体压力较底，电子浓度较小，则电子和重粒子碰撞机会就少，电子从电场获得的动能不易与重粒子产生交换，它们之间动能相差较大电子平均动能可达几十电子伏，而气体温度较低，这样的等离子体处于非热力学平衡体系，叫做冷等离子体，例如格里姆辉光放电、空心阴极灯放电等。
在光谱分析中所谓的等离子体光源，通常指外观上类似火焰的一类放电光源。目前最常用的有三类：即电感耦合等离子体炬（ICP）、直流等离子体喷焰（DCP）和微波感生等离子体炬（MIP）。对于MIP来说，虽然允许微量进样，耗气量小，功率低、易测定非金属，但对多数金属检测限差、元素间干扰严重、需要氦气，因此主要用于色谱分析的检测器。
ICP和DCP这两类等离子体光源具有较好的分析性能，均已应用于原子发射光谱仪。
电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）技术的先驱是Greenfiald和Fasel，他们在1964年分别发表了各自的研究成果。七十年代后该技术取得了真正的进展，1974年美国的Thermo Jarrell-Ash公司研制出了第一台商用电感耦合等离子体原子发射光谱仪。
ICP光源主要优点是：
1)检出限低：许多元素可达到1ug/L的检出限
2)测量的动态范围宽：5-6个数量级
3)准确度好
4)基体效应小：ICP是一种具有6000-7000K的高温激发光源，样品又经过化学处理，
分析用的标准系列很易于配制成与样品溶液在酸度、基体成分、总盐度等各种性质十分相似的溶液。同时，光源能量密度高，特殊的激发环境——通道效应和激发机理，使ICP光源具有基体效应小的突出优点。
5)精密度高：RSD~0.5%
6)曝光时间短：一般只需10-30秒
7)原子发射光谱分析所具有的多元素同时分析的特点与其他分析方法逐个元素单独
测定相比，无论从效率的经济，技术等方面都具有很大
的特点。这也是ICP原子发射光谱分析取得很大进展的
原因之一。
2.2 ICP光源的装置及其形成
炬管的组成：三层石英同心管组成（如右图）。冷却（等
离子）氩气以外管内壁相切的方向进入ICP炬管内，有效地
解决了石英管壁的冷却问题。防止其被高温的ICP烧熔。炬
管置于高频线圈的正中，线圈的下端距中管的上端2-4mm，
水冷的线圈连接到高频发生器的输出端。高频电能通过线圈
耦合到炬管内电离的氩气中。当线圈上有高频电流通过时，则在线圈的轴线方向上产生一个强烈振荡的环形磁场如图所示。开始时，炬管中的原子氩并不导电，因而也不会形成放电。当点火器的高频火花放电在炬管内使小量氩气电离时，一旦在炬管内出现了导电的粒子，由于磁场的作用，其运动方向随磁场的频率而振荡，并形成与炬管同轴的环形电流。原子、离子、电子在强烈的振荡运动中互相碰撞产生更多的电子与离子。终于形成明亮的白色Ar-ICP放电，其外形尤如一滴刚形成的水滴。在高度电离的ICP内部所形成的环形涡流可看作只有一匝的变压器次级线圈，而水冷的工作线圈则相当于变压器的初级线圈，它们之间的耦合，使磁场的强度和方向随时间而变化，受磁场加速的电子和离子不断改变其运动方向，导致焦耳发热效应并附带产生电离作用。这种气体在极短时间内在石英的炬管内形成一个新型的稳定的“电火焰”光源。
样品经雾化器被气动力吹散击碎成粒径为1-10um之间的细粒截氩气由中心管注入ICP中，雾滴在进入ICP之前，经雾化室除去大雾滴使到达ICP的气溶胶微滴快速地去溶、蒸发和原子化。
2. 3 ICP光源的特性
1)趋肤效应：高频电流在导体上传输时，由于导体的寄生分布电感的作用，使导线的
电阻从中心向表面沿半径以指数的方式减少，因此高频电流的传导主要通过电阻较小的表面一层，这种现象称为趋肤效应。等离子体是电的良导体，它在高频磁场中所感应的环状涡流也主要分布在ICP的表层。从ICP的端部用肉眼即可观察到在白色圈环中有一亮度较暗的内核，俗称“炸面圈”结构。这种结构提供一个电学的屏蔽筒，当试样注入ICP的通道时不会影响它的电学参数，从而改善了ICP的稳定性。
2)通道效应
由于切线气流所形成的旋涡使轴心部分的气体压力较外周略低，因此携带样品气溶胶的载气可以极容易地从圆锥形的ICP底部钻出一条通道穿过整个ICP。通道的宽度约2mm，长约5cm。样品的雾滴在这个约7000K的高温环境中很快蒸发、离解、原子化、电离并激发。即通道可使这四个过程同时完成。由于样品在通过通道的时间可达几个毫秒，因此被分析物质的原子可反复地受激发，故ICP光源的激发效率较高。
2. 4 ICP光源的气流
ICP光源自问世以来主要是在氩气氛中工作的，三股气流所起的作用各不相同，它们分别是：
1)冷却气：沿切线方向引入外管，它主要起冷却作用，保护石英炬管免被高温所熔化，
使等离子体的外表面冷却并与管壁保持一定的距离。其流量约为10-20L/min，视功率的大小以及炬管的大小、质量与冷却效果而定，冷却气也称等离子气。
2)辅助气：通入中心管与中层管之间，其流量在0-1.5L/mim，其作用是“点燃”等离
子体，并使高温的ICP底部与中心管，中层管保持一定的距离，保护中心管和中层管的顶端，尤其是中心管口不被烧熔或过热，减少气溶胶所带的盐分过多地沉积在中心管口上。另外它又起到抬升ICP，改变等离子体观察度的作用。
3)雾化气：也称载气或样品气，作用之一是作为动力在雾化器将样品的溶液转化为粒
径只有1-10um的气溶胶，作用之二是作为载气将样品的气溶胶引入ICP，作用之三是对雾化器、雾化室、中心管起清洗作用。雾化气的流量一般在0.4-1.0L/min，或压力在15-45psi。
2. 5 进样系统
进样系统是ICP仪器中极为重要的部分，也是ICP光谱分析研究中最活跃的领域，按试样状态不同可以分别用液体、气体或固体直接进样。
2. 5. 1气动雾化和超声雾化进样
2. 5.1. 1气动雾化器和超声雾化器
在ICP装置中常采用气动雾化装置，一般要求雾化器能采用较低的载气流量，如0.5-1 L/min、具有较低的样品提升量，如0.5-2 ml/min、较高的雾化效率、记忆效应小、雾化稳定性好，且适于高盐分溶液雾化及较好耐腐蚀能力，这些要求给雾化器的设计、制造带来苛刻的限制。ICP所用的气动雾化器有两种基本的结构：同心型雾化器和正交型雾化器。
在同心型雾化器上，通入试样溶液的毛细管被一
股高速的与毛细管轴相平行的氩气流所包围，见右
图。采用固定式结构，具有不用调节、雾化效率较
高、记忆效应小、雾化稳定性好、耐酸（HF除外）
等优点，但制作时各参数不易准确控制且毛细管容
易堵塞。目前常用的商品化同心型雾化器有
Meinhard和GE两种品牌。新型的同心雾化器可以
用不同的材料制造，以用于不同的目的，同时对高盐量溶液的雾化性能也有较大的提高，例如：GE公司的海水雾化器能海水直接进样而不堵塞。
正交型（又称交叉型）气动雾化器的进液毛细管和雾
化气毛细管成直角，见左图。过去常采用可调式结构，
调节两毛细管之间的距离，以获得较好的雾化稳定性，
但这种调节的人为因素很大，因此目前的正交型雾化
器也大多采用固定式结构。相对同心型雾化器而言，
它比较牢靠、耐盐性能较好，但雾化效率稍差。
气动雾化器溶液的提升，一般利用文丘里效应在进液毛细管未端形成负压自动提升，溶液的提升受载气的流量、压力及溶液的粘度和密度的影响，采用蠕动泵来提升，可减小溶液物理性质的影响及选择合适提升量，有利于与等离子体系统相匹配。
为适应高盐分试样的需要，Babington(巴比顿)设计了一种
简便而不易堵塞的雾化器。其结构原理是气流从一细孔中高速
喷出，将沿V型槽流下的蒲层液流破碎成雾滴，避免了高盐分
堵塞喷嘴的弊端，但这种雾化器没有负压自动提升能力，其雾
化效率较低，而影响仪器的检出限。Babington雾化器实际上是
正交型雾化器的一种。见右图
气动雾化器的雾化效率较低，一般为3-5%左右，试样溶液
大部分以废液流掉。
超声雾化器是用超声波振
动的空化作用把溶液雾化
成气溶胶（如左图）。超声雾化器装置比气动雾化
装置复杂，由超声波发生器、进样器、雾室、去溶
装置几部分组成（如下图）。使用时常用进样器（蠕
动泵）把试样溶液输入雾室，由超声波发生
器的电磁振荡通过高频电缆与雾室中的换
能器（例如锆钛酸铅压电晶片）相连，晶片
在高频电压作用下产生谐振，将电磁能转变
为机械能而产生超声波，当超声波连续辐射
到雾室中试样溶液时，由于样品溶液与空气
界面间的空化作用，使液体形成气溶胶，然
后用载气通过雾室把试样气溶胶去溶后引
入炬管。采用超声雾化时气溶胶产生速度和
载气流量可分别选择最佳条件，所产生的气溶胶雾滴更细更均匀，雾化效率可提高10倍
（如右图），如果样品基体不复杂的话，超声雾
化器的检出限要比气动雾化器的好一个数量级
左右，如果有干扰，例如背景漂移或光谱重叠，
则这些效应亦以同样的程度增加。同样，当被
雾化的溶液含盐较高时，在等离子炬管的中心
管上的积盐也会增加。超声雾化器的记忆效应
较大，与气动雾化器相比，稳定性还有待进一
步提高。
2. 5.1. 2雾化室
气溶胶输送效率定义为：实际到达等离子体的被雾化溶液的质量百分数。为了提高着一百分数和为了使到达等离子体的气溶胶微粒快速地去溶、蒸发和原子化，雾化器必须产生小于10μm直径的雾滴。遗憾的是，一些雾化器，特别是气动雾化器所产生的气溶胶都具有高度的分散性，其雾滴直径可达100μm。这些大雾滴必须用雾化室除去。
常用的雾化室有筒型、梨型和旋流雾化室。见下图：
筒型雾化室是利用雾化室内壁上的湍流沉降作用，或利用重力作用除去较大的雾滴。在早期的ICP中，筒型雾化室用得较为普遍。
旋流雾化室是圆锥形的，气溶胶以切线方向喷入雾化室并向下盘旋行进，这种运动产生了作用在雾滴上的离心力，从而将雾滴抛向器壁。在雾化室底部，气溶胶改变方向并与原来路线同轴地成更紧密的螺旋形向容器顶部移动。抛向器壁的大雾滴由底部的废液管排出，而小雾滴通入伸入容器顶部一小段管进入炬管。旋流雾化室具有高效、快速和记忆效应小的特点，在现代ICP中已得到广泛的应用。
梨型雾化室的去溶剂能力较强，特别适用于有机（油样）进样系统。
2. 5. 2挥发性氢化物或金属进样
在原子吸收光谱法和原子荧光光谱法中广泛应用挥发性氢化物或金属进样技术，也可应用于ICP光谱法，目前商品ICP光谱仪中也常带这些附件，这种方法可应用于Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se、Te和Hg九种元素，这些元素在酸性介质中，在还原剂NaBH4作用下，前八种元素形成相应的挥发性氢化物GeH4、SnH4、PbH4、AsH3、SbH3、BiH3、H2Se和H2Te，其反应为：
NaBH4+3H2O +HCl+ M n+→H3BO3 +NaCl+MHn↑+ H2↑
而汞盐则被还原为金属汞而挥发，用载气把反应后生成的气态氢化物或汞蒸发气引入ICP进行分析。该技术对以上九种元素的检出限可比气动雾化法降低1--2个数量级，已在卫检、环境及玩具检测、钢铁等领域得到很好的应用。
2. 5. 3固体进样
固体进样包括固体或粉末样品直接气化，然后将蒸气或固体气溶胶用载气引入等离子体，以及把固体或粉未样品直接送进或插进等离子体的方法。激光、控波火花、微电弧都可以成为固体或粉末样品气化的采样装置，并已有商品仪器出售，其采样气化原理与一般激光光源、火花和电弧光源并无什么不同。美国热电公司的SSEA固体进样技术（见下图）采用控波火花烧蚀气化技术，该技术具有火花直读光谱的快速、方便，又具有ICP光谱的宽线性范围，已成功地应用于冶金、机械等分析领域，特别是在铝及铝合金分析、贵金属杂质分析等方面更现特色。
属于直接把固体和粉末送进或插进等离体的方法主要有双高频进样法、射流展开法和样品直接插入进样法等。双高频进样法是根据吹样法原理，采用高频放电产生的振动来驱动试样周围的空气。使<200目的粉末试样变为尘雾飞扬起来，并被从漏斗边缘缝隙吹入的载气引入ICP中心通道，这种装置送样量可达到70%，由于进样量多，曝光时间短，检出限比电弧光源可降低1-2个数量级。射流展开法是采用类似水平电极电弧撒样法的振动送样器将14微米粒径的粉末样送入样品管，借助来自底部毛细管的约0.3升/分的载气流将试样吹进ICP中心通道，这种装置送样率可达100%，检出限也可改善。但这两种方法与吹样法和撒样法无本质区别，很难保证样品稳定、均匀引入等离子体，以及因样品颗粒及状态不同影响试样的蒸发。对于样品直接进样法是将1-20毫克的粉末样品置于石墨电极小孔中，然后直接插入ICP放电中心通道，这种方法对于易挥发元素，例如Na、Cu、Zn、Ga、In、Tl、Pb、As、Bi等检出限可优于碳电极小孔直流电弧法。
从上面可以看出，固体进样技术仍是ICP光谱分析的一个重要难题，特别是粉末进样法，至今仍是一个不成熟的技术。
2. 6 ICP光源的重要工作参数
1)RF功率：几乎所有的谱线强度都随功率的增加而增加。但功率过大也会带来背景
辐射增强，信背比变差，检出限反而不能降低。对于水溶液样品，一般选用的功率为950w-1350w，对于溶液中含有机试剂或有机溶剂的样品，为使有机物充分分解，一般选用1350w-1550w的功率。在测定易激发又易电离的碱金属元素时，可选用更低的功率（750w-950w），而在测定较难激发的As、Sb、Bi等元素时，可选用1350w 的功率。
2)雾化气流量（压力）：雾化气的作用已如上述，其大小直接影响雾化器提升量、雾
化效率、雾滴粒烃、气溶胶在通道中的停留时间等。因此要根据每个具体的雾化器精心选择并在分析过程中保持一致。对于目前广泛使用的Menhard和GE同心型雾化器，雾化压力通常在22-35psi间选择（最常用的是26-30psi），对于“较难”激发元素如As、Sb、Se、Cd等元素的测定可选用较小的雾化压力（24-26psi）,使气溶胶在通道中停留较长的时间，更有利于激发发射，对于K、Na等易激发又易电离的元素的测定，可选用较高雾化压力（32-35psi），使气溶胶在通道中停留时间较短，且雾化得更好，以获得更低的检出限。
3)观察高度：在炬管垂直放置的情况下，采用侧向采光，各种元素的最佳激发区因元
素而异。具有较难激发的原子谱线的元素如As、Sb、Se等，它们的最佳激发区在
ICP通道偏低的位置。而具有较易激发的离子谱线的元
素如碱土族元素，周期表的第三、四副族元素，其最佳
激发区则应在ICP通道偏高的位置。易激发又易电离的
碱金属元素，在通道较低位置则绝大部分成为很难激发
的离子状态。只有在通道的较高位置为最佳观察区域。
所谓的观察离度是指工作线圈的顶部作为起点向上计
算（如图所示）。而原子发射光谱分析的一个重大优势
是多元素同时分析，因此曝光高度与其他参数一样，很
难仅考虑个别元素的最佳观察高度，必须兼顾一次采样
分析所有待测元素，所以一般采用折中的观察高度。在
调试仪器时，一般以1ppm的Cd元素来选择最佳的观
察高度（通常在15mm左右）。另可通过辅助气的改变
可使观察高度在13-17mm间调整。
4)频率：在一般情况下ICP的频率并不认为是重要的参数，目前常用的频率为
27.12MHz与40.68MHz，这是为了避免与广播通讯相干涉而专门留给工业部门使用
的频率，也比较适合于产生ICP，所以正规的ICP发生器都采用这个指定的频率。
2. 7 水平观察ICP光源
水平观察ICP光源是采用水平放置ICP炬管，从ICP焰锥顶端采光，使整个通道各个部分的光都可通过狭缝，换言之即通道与光轴重合。水平观察ICP光源的好处是整个通道各个部分的光都可被采集，从而提高
了各元素的灵敏度，降低了检出限，但水
平观察的基体效应要比垂直观察大，且存
在一定的易电离干扰的问题，同时由于炬
管是水平放置，要包含整个等离子体，炬
管易沾污，RF功率也不能太高（一般不
超过1350w）。
Lens
Fixed Mirror POP 2. 8 双向观察ICP 光源
在水平观察ICP 光源的基础，增加一套侧向采光光路，实现垂直/水平双向观察，如
图所示，当切换反射镜M 移开时，ICP
为轴向采光，此时等同于水平观察
ICP ，当切换反射镜M 切入时，挡住
了轴向的光。ICP 光源由侧向采光，经反镜M1、M2和切换反射镜通过狭缝，即为垂直观察。切换反射镜M 由计算机控制，可实现全部元素谱线水平测量，全部元素垂直测寂静，部
分元素谱线水平测量，部分元素谱线垂直测量的工作方式，双向观察能有
效解决水平观察中存在的易电易干
扰，进一步扩宽线性范围。
2. 9 RF 发生器
RF 发生器通过工作线圈给等离子体输送能量，维持ICP 光源稳定放电，目前ICP
的RF 发生器主要有两种震荡类型，即自激式和它激式。
2. 9.1 自激式RF 发生器
自激式RF 发生器又称自由振式RF 发生器，它有整流电源、振荡回路和电子管功
率放大器三部分组成。
整流电源是由三相电源经升压、三相全波整流及L 、C 滤波提供电子管功率放大器
所需的直流高压（3千伏）。
其振荡回路是由一个电容和一个电感组成的并联回路，当有外加电源时，回路内将
产生振荡信号，回路能量交替地储存在电容和电感上。当回路中电阻很小时，即 R< 2（L/C ）1/2，其振荡频率为：f=1/{2 （L/C ）1/2 }。
由于回路电阻的存在，每次振荡总要消耗部分能量，使振荡受到阻尼，为了维持等
辐振荡，并保持一定的输出功率，使用电子管功率放大器，把L-C 振荡回路的信号正反馈一部分供给放大器的栅极，经功放后再输出给L-C 回路，这样L-C 回路不断地从放大器取得能量，除反馈一部分外，大部分能量用电感耦合方式供给等离子体，从而维持稳定的等辐振荡和功率输出。信号正反馈的形式国外多采用电容反馈型，而国内生产的则多采用电感反馈型。
自激式振荡器的主要特点是结构简单、价格低廉、制造调试比较容易，在技术指标
上能基本满足光谱分析要求，但其主要的缺点是频率稳定性及功率稳定性较差，这主要是由于等离子体负载是作为振荡回路的一部分，负载的改变将影响L-C 振荡器的频率及回路的工作状态。
2. 9.2它激式RF 发生器
它激式RF 发生器又称晶体控制型RF 发生器，它与自激式不同，它是利用石英晶
体的压电效应构成振荡器也取代L-C 振荡回路的电容、电感元件。
将石英晶体按一定方位角切制成一块正方形（或长方形或圆形）簿片，在晶片的两
个对应表面上喷涂金属板，就可构成石英晶体振荡器。当晶体片上加上一个电场，就会
使晶片发生机械形变，相反，在晶体片上加一个机械力又会在相应的方向上产生电场，这种现象称石英晶体的压电效应。若在晶片上下的金属板上施加变电压，就会产生相应的机械形变，即机械振动，通常情况下，这种形变振幅很小，当外加交变电压为某一特定频率时，振幅会突然啬，这种现象为压电谐振，这一频率称为晶体的谐振频率，它和晶体的尺寸有关。
在它激式振荡器中，常应用一个频率为27.12MHz或40.68MHz的石英晶体振荡器作为振源，经过两级功率放大，就可得到27.12MHz或40.68MHz，2.0Kw的输出信号。通过匹配网络和同轴电缆传输到负载线圈上。这类发生器频率稳定度高，耦合效率好，功率输出易于自动控制，但放电回路的电学特性的任何微小变化，会导致阻抗失配，需调节至最佳匹配，仪器线路比较复杂，成本较高，但性能较好。
ThermoElemental公司的的ICP均采用晶体控制型RF发生器，其结构框图如下：晶体控制型RF发生器的高
功率输出采用多级放大后才获
得，它包括：
1)RF源放大：由石英晶体振荡
器（27.12MHz）和放大电路
组成，受来自AGC（自动增
益控制）的反馈电压和计算
机给定的控制，其输出是稳
定的、最大功率为3w的高频
信号。
2)RF驱动放大：它介于源放大
和功率放大之间，其作用是
放大RF源放大级的高频信
号，以驱动功率放大器，并
隔绝源振荡器以改善稳定性，驱动放大级的最大输出功率为65w。
3)RF功率放大：它主要由大功率电子管（3cx1500A）来实现高频信号的进一步放大，
并通过工作线圈把RF功率耦合到等离子体上。功率放大级的最大输出功率可达2Kw。
4)匹配网络：在以上各级放大器之间均存在阻抗匹配网
络，是为RF功率在各级间传输中获得最高的效率。其
中功率放大级的输入、输出匹配网络十分重要，输入匹
配采用Л型匹配电路，如右图调整匹配电容Cl和C2，
使输入功率放大级的反射功率几乎为零。输出匹配为自
动匹配（Auto-Turning），自动跟踪等离子体负截的变化，
使等离子体始终获得最高的功率传输效率。
5)自动增益控制（AGC）：它的作用是自动调整整个RF
发生器的放大倍数，不管等离子体的阻抗以及等离子体与负载线圈耦合有何变化，始终保证等离子体的功率恒定不变。AGC同时又受计算机控制，以实现RF功率的计算机控制。
6)工作线圈：工作线圈的作用是把RF发生器的高频能量，耦合到等离子体。由于高
频电流倾向于在导体表面流动（即趋肤效应），工作线圈是由2.5圈镀银外层的空心铜管制成，内通冷却水冷却。为了防止其表面腐蚀或匝间高压放电，工作线圈外套一层四氟乙烯。
7)电源系统（POWER UNIT）：为RF发生器提供各种电源，包括：+5V、+12V、±15V、
+48V、+3800V和120V AC。其中+48V提供给RF驱动放大，+3800V提供给RF 功率放大。该电源系统具有各种保护，并通过其电源控制单元（Power Unit Control）实现与整个仪器的通讯和控制。
2.9.3固态式RF发生器
固态式RF发生器是用一组固态场效应管（一般是十几只配对）来替代经典RF发生器中的大功率电子管，以获得大功率高频能量输出。固态式RF发生器具有更小的体积，有利于仪器的小型化。
2. 10 ICP光谱分析的干扰
ICP光源从本质说是由一个高温光源（包括RF发生器及炬管等）和一个高效雾化器系统所组成。从ICP问世到如今的大量实践证明，这种光源所进行的分析其所以具有较高精度和准确度，和光源中的干扰较小是分不开的。但是这并不是说它不存在干扰的问题。现就ICP光谱分析中出现的干扰问题分述如下。
1）物理因素的干扰
由于ICP光谱分析的试样为溶液状态，因此溶液的粘度、比重及表面张力等均对雾化过程、雾滴粒径、气溶胶的传输以及溶剂的蒸发等都有影响，而粘度又与溶液的组成，酸的浓度和种类及温度等因素相关。
溶液中含有机溶剂时，粘试与表面张力均会降低，雾化效率将有所提高，同时有机试剂大部分可燃，从而提高了尾焰的温度，结果使谱线强度有所提高，当溶液中含有有机溶剂时ICP的功率需适当提高，以抑制有机试剂中碳化物的分子光谱的强度。
除有机溶剂外，酸的浓度和种类对溶液的物理性质也有明显的影响，在相同的酸度时，粘度以下列的次序递增HCl≤HNO3 由上述所见，物理因素的干扰是存在而且应设法避免，其中最主要的办法是使标准试液与待测试样无论在基体元素的组成、总盐度、有机溶剂和酸的浓度等方面都保持完全一致。目前进样系统中采用蠕动泵进样对减轻上述物理干扰可起一定的作用，另外采用内标校正法也可适当地补偿物理干扰的影响。基体匹配或标准加入法能有效消除物理干扰，但工作量较大。 2）光谱干扰 光谱干扰是ICP光谱分析中最令人头痛的问题，由于ICP的激发能力很强，几乎每一种存在于ICP中或引入ICP中的物质都会发射出相当丰富的谱线，从而产生大量的光谱“干扰”。光谱干扰主要分为两类，一类是谱线重叠干扰，它是由于光谱仪色散率和分辨率的不足，使某些共存元素的谱线重叠在分析上的干扰。另一类是背景干扰，这类干扰与基体成分及ICP光源本身所发射的强烈的杂散光的影响有关。对于谱线重叠干扰，采用高分辨率的分光系统，决不是意味着可以完全消除这类光谱干扰，只能认为当光谱干扰产生时，它们可以减轻至最小强度。因此，最常用的方法是选择另外一条干扰少的谱线作为分析线，或应用干扰因子校正法（IEC）以予校正。对于背景干扰，最有效的办法是利用现代仪器所具备的背景校正技术给予扣除。 3）化学干扰 ICP光谱分析中的化学干扰，比起火焰原子吸收光谱或火焰原子发射光谱分析要轻微得多，因此化学干扰在ICP发射光谱分析中可以忽略不计。 4）电离干扰与基体效应干扰 由于ICP中试样是在通道里进行蒸发、离解、电离和激发的，试样成分的变化对于高频趋肤效应的电学参数的影响很小，因而易电离元素的加入对离子线和原子线强度的影响比其他光源都要小，但实验表明这种易电离干扰效应仍对光谱分析有一定的影响。对于垂直观察ICP光源，适当地选择等离子体的参数，可使电离干扰抑制到最小的程度。但对于水平观察ICP光源，这种易电离干扰相对要严重一些，目前采用的双向观察技术，能比较有效地解决这种易电离干扰。此外，保持待测的样品溶液与分析标准溶液具有大致相同的组成也是十分必要。例如在岩矿分析中，常用碱溶法或偏硼酸里分解样品，给溶液带来大量的碱金属盐类。任何时候，两者在物理、化学各方面性质的匹配是避免包括电离干扰在内的各种干扰，使之不出现系统误差的重要保证。 基体效应来源等离子体，对于任何分析线来说，这种效应与谱线激发电位有关，但由于ICP具有良好的检出能力，分析溶液可以适当稀释，使总盐量保持在1mg/ml 左右，在此稀溶液中基体干扰往往是无足轻重的。当基体物质的浓度达到几mg/ml 时，则不能对基体效应完全置之不顾。相对而言，水平观察ICP光源的基体效应要稍严重些。采用基体匹配、分离技术或标准加入法可消除或抑制基体效应。 3．光谱仪的分光（色散）系统 复合光经色散元素分光后，得到一条按波长顺序排列的光谱，能将复合光束分解为单色光，并进行观测记录的设备称为光谱仪。无论是在单道扫描型还是多通道型或全谱直读型的任何光谱仪中，通常都希望：(a)有适当的波长范围和波长选择，(b)能从被检测的辐射源的特定区域里采集尽可能多的光。为达到这两个目标，系统将包括：(a)一个入射狭缝；它提供与狭缝尺寸相同的的辐射光带，(b)一个能产生一束平行光的准直器，(c)一个或两个组合的色散元件，(d)一个能使被色散的特定狭窄光带重显的聚焦元件，(e)一个或多个能使所需光带分离的出射狭缝（全谱直读型仪器无需出射狭缝）。在ICP光谱仪的分光系统中，采用的色散元件几乎全都是光栅，在一些高分辨率的系统中，棱镜也是分光系统中的一个组成部件。 3.1衍射光栅 平行、等宽而又等间距的多缝装置称为衍射光栅。它是利用光的衍射和干涉现象进行分光的一种色散元件，衍射光栅有透射式和反射式两种，光谱仪常用的是反射光栅， 它的缝是不透明的反射铝膜。在一块极其平整的毛坏上 镀上铝层，刻上许多平行、等宽而又等距的线槽，每条 线槽起着一个“狭缝”的作用，每毫米刻线有1200条、 2400条或3600条，整块光栅的刻线总数几万条到几十 万条。 反射光栅从形状上可分为平面光栅，凹面光栅和阶 梯光栅，从制作方法上又可分为机刻光栅和全息光栅。 在一般的反射光栅中，由于光栅衍射中没有色散能 力的零级衍射的主极大占去衍射光强的大部分（80%以 上），随着主极大的级次增高，光强迅速减弱（见右图）。 因此，使用这种反射光栅时，其一较弱，二级衍射更弱。为解决这个问题，将光栅的线槽刻成锯齿形，使其具有定向“闪耀”能力，把能量集中分布在所需的波长范围。光栅复制技术的发展，大大降低了生产成本并缩短生产周期，使光栅得到广泛应用。 3.1.1平面反射光栅 1)光栅方程 根据光的衍射和干涉原理，当平行光束以α角入射于光栅时，则在符合下述方程的角β方向上获得最大光强。 d(sinα+sinβ)=mλ (m=0 ±1 ±2) 其中d-光栅常数，即 相邻两缝的间距，α- 入射角，β-出射角， m-衍射级次，或称为光 谱级次，λ-衍射光的波 长。 2)平面反射光栅的特点 a)根据光栅方程，当光栅常数d为定值时，对于同一方向（α一定）入射的复合 光在同级光谱（m一定）中，不同波长λ有不同的衍射角β与之对应，因而可在 不同的衍射方向之获得不同波长的谱线（主极大）。这就是光栅的色散原理。 b)对一定波长λ的单色光而言，在光栅常数d和入射角α固定时，对于不同级次 m(m=0 ±1 ±2……)可得到不同角β的衍射光，即同一波长可以有不同级次的 谱线（主极大）。 c)对于复合光，当m=0时，在β=-α的方向上，任何波长都可使光栅方程成立， 即在此方向上，光栅的作用就象一面反射镜一样，将得到不被分光的零级光谱，入射光束中的所有波长都叠加在零级光谱中。当d和α为固定值时，对于不同 波长、不同级次的光谱，只要其乘积mλ等于上述定值，则都可以在同一衍射角 β的方向上出现,即 m 1λ 1 =m 2 λ 2 = m 3 λ 3 =…… 例如，一级光谱中波长为λ的谱线和波长为λ/2的二级谱线，波长为λ/3的三级谱线……重叠在一起（如图）。 这种现象称为光谱级次的重 叠。它是光栅光谱的一个缺 点，对光谱分析不利，应设法 予以清除。在平面光栅光谱仪 中，常用不同颜色的滤光片来 消除这种级次重叠。同时为了 获得足够的光能量，在ICP光 谱分析中，通常选择第一级 （m=1）或第二级次（m=2）的 光谱谱线。 3)平面光栅光谱仪的主要性能 a)色散率：光谱在空间按波长分离的程度称为色散率，其表示方法有角色散率（d β/dλ）和线色散率（dl/dλ）两种，通常以线色散率倒数dλ/dl表示仪器的色散能力，其单位为nm/mm。 光栅的角散率：dβ/dλ=m/(d?cosβ) 由此可见，角色散率与光谱级次m成正比。对于给定的波长范围，由于平面光栅的β较小（0-8°），cosβ变化不大（1-0.99），因而在同一个级次下，角色散率几乎不变；二级光谱的角色散率为一级光谱角色散率的两倍。 在Ebert装置的平面光栅仪中，焦平面与光轴垂直, β=0-8°时，cosβ≈1。此时线色散率倒数为： dλ/dl?d/(f·m) f为成像物镜的焦距。 可见，线色散率倒数与成像物镜的焦距f、衍射光谱级次m成反比，即采用长焦距和高衍射级次的光谱有利于提高线色散率。同时平面光栅光谱仪的线色散率倒数只有在β角很小的情况下才接近常数，即随波长的增加，线色散率倒数几乎不变。 b)分辨率：仪器的分辨率又称分辩本领，是指仪器两条波长相差极小的谱线，按 Rayleigh原则可分开的能力。所谓Rayleigh原则，指一条谱线的强度极大值恰好落在另一条强度相近的谱线的强度极小值处，若此时这两条谱线刚能被分开，则这两条谱线的平均波长λ与波长差Δλ之比值，称为仪器的理论分辨率R，即R=λ/Δλ。对于平面光栅，理论分辨率R=λ/Δλ=m·N，由此表明光栅的分辨率为光谱级次m与总刻线N的乘积，不随波长改变而改变。 当级次m增加时，角色散率、线色散率及分辨率均随之增 加。这时光栅偏转的角度也越大，它在衍射方向的投影也 越少，因而光栅的有效孔径也随之越小，因此，光谱强度 也相应减弱。 实际分辨率由于受许多客观误差因素的影响，总是比理论 分辨率差，一台单色仪的分辨率是它能分辩的最小波长间 距，这个波长间距不但有赖于仪器的分辩本领，而且也与 狭缝的宽度、狭缝的高度及光学系统的完善性有关。在扫 描式单色仪中，分辨率通常用半强度带宽值报出（如图）。 谱线是狭缝的单色像，虽然采用窄狭缝对提高分辨率有 利，但是，如果用太窄的狭缝就会使光强度明显地减弱， 在平面光栅的ICP光谱仪中用的狭缝宽度一般为20um左 右。 3.1.2闪耀光栅 前面介绍的一般光栅具有色能力。但衍射能量的 80%左右集中在不分光的零级光谱中，而有用的一、 二级光谱依次减弱，因而实用价值很低。为了克服 这一缺点，适当地改变反射光栅的刻槽形状，使起 “狭缝”作用的反射槽面和光栅平面形成一定的倾 角ε，如图，即可将入射光的大部分能量集中到所需 衍射级次的某个衍射波长附近，该波长称为“闪耀 波长”，这种现象称为光栅的闪耀作用，这种光栅称 为闪耀光栅，也称小阶梯光栅，倾角ε为闪耀角。 闪耀光栅的主要好处在于可使光能量集中在第一光谱级次（m=1）的λb与第二光谱级次（m=2）的λb/2附近。 a)在“自准”条件下（α=β=ε），闪耀波长与闪耀角的关系为2dSinε=m·λbm，可根据 需要的闪耀波长λbm来设计相应的闪耀角ε。 b)光栅的闪耀并非只限于闪耀波长，而是在该闪耀波长附近的一定范围内也有相当程 度的闪耀。 c)如图表示为闪耀光栅的特性。这种光栅的一 =560nm，有86%的光强集中在 级闪耀波长λb 1 一级，而其余14%被分配在零级和其他各级 中。从该图可以看出，该光栅的二级光栅光 =560/2=280nm，实际上， 谱的闪耀波长λb 2 光强的分布难与理论值完全相符，因为光栅 刻线形状不可能精确地控制使其完全一致， 图中表现了两条曲线的差别。 总之，闪耀光栅可将某一波长的75-85%的光 强集中到某一级次上，从而消除了一般光栅 把光强集中在零级，而使其他级次的谱线变得很弱的缺点。 3.1.3中阶梯光栅（echelle） 线色散率、分辨率、集光本领是评价光谱仪性能的重要指标，而这些性能又主要取决于所采用的色散元件—光栅，制造高性能的光栅一直是光谱仪技术追求的目标。 从光栅色散率公式可知，在自准条件下（α=β=ε） dl/dλ=(m·f)/(d·cosβ) 提高线色散率可采用长焦距f、大衍射角β、高光谱级次m、减少两刻线间的距离d （提高每毫米刻线数）。 从光栅分辨率公式可知 R=λ/?λ=m·N 提高分辨率可增加光栅刻线总数N、用高衍射级次来解决。 在常规的光栅设计中，都是通过增加每毫米刻线数来提高线色散率和分辨率。事实上由于制造技术及成本原因，精确、均匀地在每毫米刻制2400条线已很困难，采用全息技术制造的全息光栅最高可达10000条，但由于槽面成正弦形，使闪耀特性受影响，集光效率下降。 1949年美国麻省理工学院的Harrison教授摆脱常规光栅的设计思路，从增加衍射角β，利用“短槽面”获得高衍射级次m着手，增加两刻线间距离d的方法研制成中阶梯光栅（Echelle），这种光栅刻线数目较少（8-80条），使用的光谱级次高（m=28-200），具有光谱范围宽、色散率大、分辨率好等突出优点。但由于当时无法解决光谱级次间重叠的问题，在五、六十年代未受到重视，直到七十年代由于实现了交叉色散，将一维光谱变为二维光谱，方得到实际应用，随着九十年代初二维半导体检测器（CID）和(CCD)的应用，中阶梯光栅的优点才在ICP光谱分析中充分的展显出来。 光栅方程d(Sinα+Sinβ)=mλ同样也适用于中阶梯光栅。在“自准”（α=β=ε）时，m=2d·Sinε/λ。 中阶梯光栅不同于平面光栅，采用刻槽的“短边”进行衍射，即闪耀角ε很大（60°- 70°）；采用减少每毫米刻线数，即增大光栅常数d，因此，光谱级次m大大增加。 例如IRIS Ad.全谱直读ICP的光栅刻线为52.6条/mm，闪耀角ε=64°，可计算出对应λ=175nm的光谱级次m=189级，对应λ=800nm的光谱级次m=42级。 对于衍射级次从42-189时，其闪耀波长分别在 800-175nm光谱分析段内，且这些闪耀波长间隔较 近，即形成全波长闪耀，如图。 中阶梯光栅的角散率：dβ/dλ=(2·tgβ)/λ 线色散率dl/dλ=(2·f·tgβ)/λ 分辩率R=λ/?λ=2·W/(λ·Sinβ) 从上面三个公式可知，中阶梯光栅的角色散率、 线色散率和分辩率都与衍射角β有关，并随着β增大 而增大。因此，只要取足够大的β值（取闪耀角接近 衍射角β=64°），即相当于在较高级次下工作，就能 获得很大的角色散率、线色散率和分辩率。 对于一般平面光栅，线色散率dl/dx =(f·m)/d， 必须依靠增大仪器的焦距，减小刻线间距（增加刻线条数）来增加线色散率。而中阶梯光栅由于角色散率很大，不必依赖焦距的增加，就能获得较大的线散率。例如焦距1米，3600条/mm的平面光栅在200nm处，一级光谱的倒数线色散率仅为0.22nm/mm，而0.5米焦距，52.6条/mm的中阶梯光栅光谱仪在168级处同一波长的倒线色散率可达0.14nm/mm。由于中阶梯光栅的角色散率足够大，焦距反而可缩小（如0.5米），因此，仪器光室的体积大为缩小，使相对孔径变大，光谱光强也得到提高。 由于线色散率大，中阶梯光栅每一级光谱的波长范围相当小，在这个范围内各波长的衍射角基本一致，而且各级基本上是在同一角度下（闪耀角）观察整个波长范围，所以均可达到很大闪耀强度，即“全波长闪耀”（见上图）。另外，这种中阶梯光栅它们相邻的衍射光谱级次之间的能量分布如右图所 示，从图中可以看出，同一波长的入射光的能量 多被分布在两个相邻衍射光谱的级次里，由于最 佳闪耀波段两侧能量锐减，如图中虚线下方所 示。故入射光强能量几乎都被集中到如图中虚线 上方的闪耀波段中的该波长上，由此可知，中阶 梯光栅在175-800nm全波段范围内均有很强的能 量分布，中阶梯光栅其光谱图象可聚焦在 200mm2的焦面上，非常适合于半导体检测器来 检测谱线。 中阶梯光栅光谱仪各级之间的重叠用交叉色散棱镜的办法来解决，即棱镜的色散方向与中阶梯光栅的色散方向互相垂直，这样在仪器的焦面上形成二维光谱图象（如图所示）。以IRIS Advantage ER/S为例：其光路如图所示。其焦距0.5米，中阶梯光栅刻 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。 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： 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 （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 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 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。 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。 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： 电感耦合等离子体发射光谱仪检定规程 1. 适用范围 本规程适用于新安装、使用中和修理后的电感耦合等离子体发射光谱仪(以下简称仪器)的检定。 2. 原理 电感耦合等离子体发射光谱法(ICP—OES)主要用于液体试样(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的定量分析。将样品溶液以气溶胶形式导入等离子体炬焰中，样品被蒸发和激发，发射出所含元素的特征波长的光。经分光系统分光后，其谱线强度由光电元件接受并转变为电信号而被记录。根据元素浓度与谱线强度的关系，测定样品中各相应元素的含量。 3. 类型 仪器有固定通道(多道)型、顺序(扫描)型和全谱直读型等，本单位的仪器（Varian 715-ES 编号：200781C00009）属于全谱直读型。 4. 计量要求 新安装的仪器的检定，应符合仪器说明书中规定的计量要求，其计量特性应优于规程表2中规定的性能指标。使用中和修理后的仪器的检定，应符合本规程表2中规定的性能指标。 5. 技术要求 5.1外观要求 外观及初步检查应符合以下要求： a)仪器应具有下列标志：仪器名称、型号、制造厂名、出厂编号及出厂日期，出厂合格证书和仪器使用说明书齐备； b)仪器及附件的所有紧固件均应紧固良好，仪器的气路、液路管道及连接头应无泄漏现象，运动部件应灵活、平稳； c)仪器各旋钮及功能键应能正常工作，由计算机控制或带微机的仪器，当由键盘输入指令时，各相应功能应正常，仪器各部件完好，开机后能正常运行。 5.2 安装条件 5.2.1 仪器应平稳地安置于室内，附近无强烈振动源，仪器机箱上无震动感觉。5.2.2 等离子体光源上方应有排气装置，足以将废气排除室外，但不能影响炬焰的稳定性。应保证射频发生器的功率管有良好的散热排风。 5.2.3 仪器供电电源的电压、频率及稳定性应符合仪器使用说明书的要求。仪器接地电阻不大于3Ω。 5.3 检定环境 5.3.1 仪器室内无腐蚀性气体；空中的尘埃粒子须保持最低。 5.3.2 室内温度18℃～26℃；室温应达到稳定状态，温度变化率应小于1℃/h(或根据仪器要求而定)。 5.3.3 相对湿度不大于70％。 5.4 检定设备 5.4.1 分析天平分度值0.1mg。 5.4.2 容量瓶 25ml，50ml，100ml。 5.4.3 刻度移液管 1.00ml，5.00ml。 5.4.4 秒表最小分度值0.5s。 5.4.5 氩气符合GB4842要求(即纯度不低于99.99％)。 5.4.6 水去离子水或亚沸蒸馏水，符合GB/T6682中实验室用水二级水规格。 5.4.7 试剂盐酸、硝酸等试剂，纯度为优级纯或工艺纯。 5.4.8 标准物质向有关部门购置标准物质。 5.5 检定项目和检定方法 检定测试过程中，做好检定记录 5.5.1 外观及初步检查 外观及初步检查应符合(5.1)要求。 5.5.2 扫描仪波长示值误差的检定 扫描仪恒温后按仪器使用方法校正波长。点燃等离子体，将含有质量浓度约 15mg/L的硼溶液、钠溶液分别引入等离子体炬焰中，获取B249.773nm、 Na589.592nm的扫描光谱图，以图示谱线峰值对应的波长作为波长测量值，各谱线分别测量3次。波长示值误差(Δλ)按下式计算： 1 3 Δλ＝── Σ λi－λs＝λ－λs (1) 3 i=1 式中λi——波长测量值 λ——波长测量平均值 λs——波长标准值电感耦合等离子体发射光谱仪技术参数
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