等離子體發(fā)射光譜儀的工作原理基于將樣品離子化為等離子體,并利用等離子體的熱力學(xué)特性產(chǎn)生放電,使得樣品中的元素被激發(fā)發(fā)出特定波長(zhǎng)的光線(xiàn),從而分析樣品中各元素的含量和類(lèi)型。具體來(lái)說(shuō):
等離子體的產(chǎn)生:通過(guò)高頻電流在感應(yīng)線(xiàn)圈內(nèi)產(chǎn)生電磁場(chǎng),使氬氣(Ar)電離形成高溫等離子體。
樣品與等離子體反應(yīng):樣品溶液經(jīng)霧化器形成氣溶膠,并由載氣引入等離子體,發(fā)生蒸發(fā)、原子化、激發(fā)和電離,并產(chǎn)生特征輻射譜線(xiàn)。
光譜分析:產(chǎn)生的特征輻射經(jīng)過(guò)分光系統(tǒng)分解成單色光譜,由檢測(cè)器檢測(cè)其能量,參照標(biāo)準(zhǔn)溶液計(jì)算出待測(cè)元素的含量。
等離子體發(fā)射光譜儀的使用注意事項(xiàng):
點(diǎn)火分析前:確保驅(qū)氣時(shí)間大于1小時(shí),以防止CID檢測(cè)器結(jié)霜,造成CID檢測(cè)器損壞。
日常維護(hù):檢查霧化器,看是否有堵塞現(xiàn)象,及時(shí)清潔霧化器、中心管。使用過(guò)后,應(yīng)定期進(jìn)行儀器的清潔和維護(hù),如更換燈絲和氣體溫控系統(tǒng)等,以保證儀器的正常運(yùn)行。
操作要求:使用等離子體發(fā)射光譜儀需要具備基本的實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)和操作技能,并在操作前仔細(xì)閱讀儀器的操作手冊(cè)。同時(shí),對(duì)樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)備工作,如粉碎、溶解、稀釋或濃縮,并避免與空氣或其他雜質(zhì)接觸。
等離子體發(fā)射光譜儀主要由以下部分組成:
氣體源:提供高純度惰性氣體,如氬氣,以維持等離子體的形成和穩(wěn)定,同時(shí)也防止空氣中干擾元素的參與。
高頻功率源:產(chǎn)生高頻電場(chǎng),使惰性氣體離子化并產(chǎn)生等離子體。電場(chǎng)的強(qiáng)度和頻率需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行調(diào)整,以保證等離子體可以在預(yù)期的溫度下形成和維持。
等離子體生成室:是等離子體形成的地方,通常由一個(gè)環(huán)形感應(yīng)線(xiàn)圈制成。當(dāng)高頻電場(chǎng)通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈時(shí),感應(yīng)線(xiàn)圈內(nèi)的惰性氣體被離子化,并形成等離子體。
樣品裝置:將需要分析的樣品送入等離子體生成室中,通常采用氣體分流器或者噴霧器進(jìn)行樣品加入。
光譜儀:用于分析等離子體中元素的發(fā)射光譜,典型的光譜儀包括光柵單色儀和CCD(Charge-Coupled Device)檢測(cè)器或CID檢測(cè)器。光譜儀會(huì)將不同波長(zhǎng)的光線(xiàn)分解,并且將其聚焦到檢測(cè)器上進(jìn)行檢測(cè)。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng):用于控制設(shè)備、收集和處理數(shù)據(jù),通常包括計(jì)算機(jī)、軟件和外圍設(shè)備,可以對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和儲(chǔ)存。