轉(zhuǎn)載

引用宋丹丹的臺(tái)詞：“于是呼我此起彼伏，我想請(qǐng)大家一起編本書...”

書名：暫定《等離子體發(fā)射光譜學(xué)雜文》
內(nèi)容：
１．基礎(chǔ)理論部分
光分析基礎(chǔ)、原子光譜與分子光譜、原子發(fā)射基本原理、概念術(shù)語(yǔ)等
２．儀器發(fā)展歷程部分
光譜法儀器與光學(xué)儀器、原子發(fā)射裝置與儀器（包括光源、檢測(cè)器、光柵、棱鏡、光路圖等等)、、概念術(shù)語(yǔ)、儀器實(shí)例介紹等
３.定性、定量原理與分析方法部分
定性、定量的原理公式、概念術(shù)語(yǔ)等；干擾校正與分析方法以應(yīng)用行業(yè)區(qū)分
４.個(gè)人工作心得部分
需認(rèn)為是自己的壓箱子底絕招（否則會(huì)與第三部分重復(fù)）

注：版權(quán)歸大家所有　　
指導(dǎo)思想：五到三敢（在不觸犯法律條件下想得到、搜得到、聽(tīng)得到、學(xué)得到、做得到；敢想、敢說(shuō)、敢貼）為此書的最終形成獻(xiàn)力獻(xiàn)策！覺(jué)得符合主題的就可以在后面跟帖,并最終整理成網(wǎng)絡(luò)版書籍.

同一分析人員在同一條件下測(cè)定結(jié)果的精密度稱為“重復(fù)性”；
不同實(shí)驗(yàn)室所得測(cè)定結(jié)果的精密度稱為“再現(xiàn)性”；
精密度
精密度是指使用同一方法，對(duì)同一試樣進(jìn)行多次測(cè)定所得測(cè)定結(jié)果一致程度。
精密度常用測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差s或相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差sr量度.

原子發(fā)射光譜法包括了三個(gè)主要的過(guò)程，即：
*由光源提供能量使樣品蒸發(fā)、形成氣態(tài)原子、并進(jìn)一步使氣態(tài)原子激發(fā)而
產(chǎn)生光輻射；
*將光源發(fā)出的復(fù)合光經(jīng)單色器分解成按波長(zhǎng)順序排列的譜線，形成光譜；
用檢測(cè)器檢測(cè)光譜中譜線的波長(zhǎng)和強(qiáng)度。

　　由于待測(cè)元素原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)不同，因此發(fā)射譜線的特征不同，據(jù)此可對(duì)樣品進(jìn)行定性分析；而根據(jù)待測(cè)元素原子的濃度不同，因此發(fā)射強(qiáng)度不同，可實(shí)現(xiàn)元素的定量測(cè)定。  

原子的殼層結(jié)構(gòu)
　　原子是由原子核與繞核運(yùn)動(dòng)的電子所組成。每一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可用主量子數(shù)n、角量子數(shù)l、磁量子數(shù)ml 和自旋量子數(shù)mi 等四個(gè)量子數(shù)來(lái)描述。
主量子數(shù)n，決定了電子的主要能量E。
角量子數(shù)l，決定了電子繞核運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量。電子在原子核庫(kù)侖場(chǎng)中在一個(gè)平面上繞核運(yùn)動(dòng)，一般是沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，是二自由度的運(yùn)動(dòng)，必須有兩個(gè)量子化條件。這里所說(shuō)的軌道，按照量子力學(xué)的含義，是指電子出現(xiàn)幾率大的空間區(qū)域。對(duì)于一定的主量子數(shù)n，可有n個(gè)具有相同半長(zhǎng)軸、不同半短軸的軌道，當(dāng)不考慮相對(duì)論效應(yīng)時(shí)，它們的能量是相同的。如果受到外電磁場(chǎng)或多電子原子內(nèi)電子間的相互攝動(dòng)的影響，具有不同l的各種形狀的橢圓軌道因受到的影響不同，能量有差別，使原來(lái)簡(jiǎn)并的能級(jí)分開(kāi)了，角量子數(shù)l最小的、最扁的橢圓軌道的能量最低。
磁量子數(shù)ml，決定了電子繞核運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量沿磁場(chǎng)方向的分量。所有半長(zhǎng)軸相同的在空間不同取向的橢圓軌道，在有外電磁場(chǎng)作用下能量不同。能量大小不僅與n和l有關(guān)，而且也與ml有關(guān)。
自旋量子數(shù)ms,決定了自旋角動(dòng)量沿磁場(chǎng)方向的分量。電子自旋在空間的取向只有兩個(gè)，一個(gè)順著磁場(chǎng)；另一個(gè)反著磁場(chǎng)，因此，自旋角動(dòng)量在磁場(chǎng)方向上有兩個(gè)分量。

　　電子的每一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都與一定的能量相聯(lián)系。主量子數(shù)n決定了電子的主要能量，半長(zhǎng)軸相同的各種軌道電子具有相同的n，可以認(rèn)為是分布在同一殼層上，隨著主量子數(shù)不同，可分為許多殼層，n=1的殼層，離原子核最近，稱為第一殼層；依次n=2、3、4、……的殼層，分別稱為第二、三、四殼層……，用符號(hào)K、L、M、N、……代表相應(yīng)的各個(gè)殼層。角量子數(shù)l決定了各橢圓軌道的形狀，不同橢圓軌道有不同的能量。因此，又可以將具有同一主量子數(shù)n的每一殼層按不同的角量子數(shù)l分為n個(gè)支殼層，分別用符號(hào)s、p、d、f、g、……來(lái)代表。原子中的電子遵循一定的規(guī)律填充到各殼層中，首先填充到量子數(shù)最小的量子態(tài)，當(dāng)電子逐漸填滿同一主量子數(shù)的殼層，就完成一個(gè)閉合殼層，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，次一個(gè)電子再填充新的殼層。這樣便構(gòu)成了原子的殼層結(jié)構(gòu)。周期表中同族元素具有相類似的殼層結(jié)構(gòu)。

原子發(fā)射光譜的干擾與校正--光譜干擾(一)
在發(fā)射光譜中最重要的光譜干擾是背景干擾。帶狀光譜、連續(xù)光譜以及光學(xué)系統(tǒng)的雜散光等，都會(huì)造成光譜的背景。其中光源中未離解的分子所產(chǎn)生的帶狀光譜是傳統(tǒng)光源背景的主要來(lái)源，光源溫度越低，未離解的分子就越多，因而背景就越強(qiáng)。在電弧光源中，最嚴(yán)重的背景干擾是空氣中的N2 與碳電極揮發(fā)出來(lái)的C 所產(chǎn)生的穩(wěn)定化合物CN分子的三條帶狀光譜,其波長(zhǎng)范圍分別是353-359nm，377-388nm和405-422nm，干擾許多元素的靈敏線。此外，儀器光學(xué)系統(tǒng)的雜散光到達(dá)檢測(cè)器，也產(chǎn)生背景干擾。由于背景干擾的存在使校正曲線發(fā)生彎曲或平移，因而影響光譜分析的準(zhǔn)確度，故必須進(jìn)行背景校正。
　　校正背景的基本原則是，譜線的表觀強(qiáng)度I1+b減去背景強(qiáng)度Ib 。常用的校正背景的方法有離峰校正法和等效濃度法。
離峰校正法
　　離峰校正法，是在被測(cè)譜線附近兩側(cè)測(cè)量背景強(qiáng)度、取其平均值作為被測(cè)譜線的背景強(qiáng)度Ib。若是均勻背景,以譜線的任一側(cè)的背景強(qiáng)度作為被測(cè)譜線的背景強(qiáng)度。對(duì)于光電記錄光譜法，離峰位置可由置于光路中的往復(fù)移動(dòng)的石英折射板來(lái)控制。對(duì)于照相記錄光譜法,離峰位置可通過(guò)移動(dòng)譜板來(lái)調(diào)節(jié)。
　　當(dāng)用背景強(qiáng)度為內(nèi)標(biāo)時(shí),背景校正更為簡(jiǎn)便。此時(shí)，譜線強(qiáng)度與背景強(qiáng)度比R的對(duì)數(shù)為：


原子發(fā)射光譜的干擾與校正--光譜干擾(二)
在發(fā)射光譜中最重要的光譜干擾是背景干擾。帶狀光譜、連續(xù)光譜以及光學(xué)系統(tǒng)的雜散光等，都會(huì)造成光譜的背景。其中光源中未離解的分子所產(chǎn)生的帶狀光譜是傳統(tǒng)光源背景的主要來(lái)源，光源溫度越低，未離解的分子就越多，因而背景就越強(qiáng)。在電弧光源中，最嚴(yán)重的背景干擾是空氣中的N2 與碳電極揮發(fā)出來(lái)的C 所產(chǎn)生的穩(wěn)定化合物CN分子的三條帶狀光譜,其波長(zhǎng)范圍分別是353-359nm，377-388nm和405-422nm，干擾許多元素的靈敏線。此外，儀器光學(xué)系統(tǒng)的雜散光到達(dá)檢測(cè)器，也產(chǎn)生背景干擾。由于背景干擾的存在使校正曲線發(fā)生彎曲或平移，因而影響光譜分析的準(zhǔn)確度，故必須進(jìn)行背景校正。
　　校正背景的基本原則是，譜線的表觀強(qiáng)度I1+b減去背景強(qiáng)度Ib。常用的校正背景的方法有離峰校正法和等效濃度法。
離峰校正法
　　離峰校正法，是在被測(cè)譜線附近兩側(cè)測(cè)量背景強(qiáng)度、取其平均值作為被測(cè)譜線的背景強(qiáng)度Ib。若是均勻背景,以譜線的任一側(cè)的背景強(qiáng)度作為被測(cè)譜線的背景強(qiáng)度。對(duì)于光電記錄光譜法，離峰位置可由置于光路中的往復(fù)移動(dòng)的石英折射板來(lái)控制。對(duì)于照相記錄光譜法,離峰位置可通過(guò)移動(dòng)譜板來(lái)調(diào)節(jié)。
　　當(dāng)用背景強(qiáng)度為內(nèi)標(biāo)時(shí),背景校正更為簡(jiǎn)便。此時(shí)，譜線強(qiáng)度與背景強(qiáng)度比R的對(duì)數(shù)為：

原子發(fā)射光譜的干擾與校正--非光譜干擾
非光譜干擾主要來(lái)源于試樣組成對(duì)譜線強(qiáng)度的影響，這種影響與試樣在光源中的蒸發(fā)和激發(fā)過(guò)程有關(guān)。式（1.11）表示了光源中蒸發(fā)、原子化和激發(fā)過(guò)程中各參數(shù)（包括蒸發(fā)速度常數(shù)a、離解度b、電離度x和電離電位Eu等）對(duì)譜線強(qiáng)度的影響。這種試樣組成對(duì)譜線強(qiáng)度的影響亦被稱為基體效應(yīng)。
試樣蒸發(fā)過(guò)程對(duì)譜線強(qiáng)度的影響
　　試樣在光源的作用下蒸發(fā)進(jìn)入等離子體內(nèi)，蒸發(fā)速度取決于物質(zhì)的性質(zhì)與蒸發(fā)條件。易揮發(fā)性的組分先蒸發(fā)出來(lái)，難揮發(fā)性組分后蒸發(fā)出來(lái)，試樣中不同組分的蒸發(fā)有先后次序，此種現(xiàn)象稱為分餾。以電弧光源為例，激發(fā)光源的溫度與試樣基體的組成存在明顯的依賴關(guān)系，如果試樣基體中含有大量低沸點(diǎn)的物質(zhì)，則光源溫度就受其控制而使得蒸發(fā)溫度較低，相反，如果基體中含有大量高沸點(diǎn)物質(zhì)，蒸發(fā)溫度就較高。由于分析物在不同基體中的蒸發(fā)行為不同，因而影響發(fā)射譜線的強(qiáng)度。
　　物質(zhì)的蒸發(fā)速度可用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定，蒸發(fā)速度隨蒸發(fā)時(shí)間的變化曲線，稱為蒸發(fā)曲線。不同的元素有不同的蒸發(fā)曲線，各元素從電極樣孔內(nèi)蒸發(fā)到弧焰中去的順序是：
　　金屬：Hg、As、Cd、Zn、Te、Sb、Si、Pb、Tl、Mn、Ag、Cu、Sn、Au、
In、Ga、Ge、Fe、Ni、Co、V、Cr、Ti、Pt、U、Zr、Hf、Nb、Th、Mo、Re、
Ta、W、B。貴金屬的蒸發(fā)順序在Mn與Co之間。貴金屬之間的相對(duì)揮發(fā)順序是Ag、
Au、Pd、Rh、Pt、Ru、Ir、Os。B往往生成蒸發(fā)得極慢的碳化硼。
　　氧化物：Hg、As、Cd、Zn、Bi、Sb、Tl、Sn、Mn、Mg、Cu、Ge、In、
Ga、Fe、Co、Ni、Ba、Cr、Ti、U、Sc、Mo、Re、Zr、希土、Th、Nb、Ta、
W、B。堿金屬氧化物的位置介于Zn與Mn之間。碳酸鹽易分解為氧化物。磷酸鹽在高溫條件下很快失去磷，熔融物中氧化物成分增大，因此，碳酸鹽與磷酸鹽的揮發(fā)順序同氧化物的揮發(fā)順序是一致的。
　　硫化物：Hg、As、Ge、Sn、Cd、Pb、Sb、Bi、Zn、Tl、In、Ag、Au、Cu、 Ni、 Co、 Mn、Fe、Mo、Re。
　　氯化物：Li、Na、K、Cs)、Mg、Ca、Sr、Ba。
　　硫酸鹽：K、Na、Mg、Li、Ca、Ba。
　　需要指出的是，有些元素在電極上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而影響了其蒸發(fā)行為。如CuO先還原為Cu而后蒸發(fā)，Mo、W氧化物在石墨電極樣孔中一部分以氧化物形式先蒸發(fā)出來(lái)，一部分轉(zhuǎn)化為碳化物，很難揮發(fā)。第三組分的存在，既影響弧溫，又有可能與被測(cè)元素發(fā)生高溫化學(xué)反應(yīng)，從而影響物質(zhì)的蒸發(fā)。此外，電極形狀也影響蒸發(fā)，電極樣孔壁厚，電極頭溫度較低；電極樣孔深，孔底溫度較低，因此，易揮發(fā)性物質(zhì)宜用厚壁深孔（8-10mm深）電極蒸發(fā)；難揮發(fā)性物質(zhì)宜用淺孔（1-3mm深）薄壁細(xì)頸杯形電極蒸發(fā)。
試樣激發(fā)過(guò)程對(duì)譜線強(qiáng)度的影響
　　物質(zhì)蒸發(fā)進(jìn)入等離子體內(nèi)并原子化，原子或離子在等離子體溫度下被激發(fā)，激發(fā)態(tài)原子或離子按照光譜選擇定則躍遷到較低的能級(jí)或基態(tài)，伴隨著發(fā)射一定波長(zhǎng)的特征輻射。激發(fā)溫度與光源等離子體中主體元素的電離電位有關(guān)，當(dāng)?shù)入x子區(qū)中含有大量低電離電位的成分時(shí)，激發(fā)溫度較低。電離電位愈高，光源的激發(fā)溫度就愈高。所以，激發(fā)溫度也受試樣基體組成的影響，進(jìn)而影響譜線的強(qiáng)度。
基體效應(yīng)的抑制
　　在實(shí)際分析過(guò)程中，由于標(biāo)準(zhǔn)樣品與試樣的基體組成差別常常較大，因此存在基體效應(yīng)，使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。所以應(yīng)盡量采用與試樣基體一致的標(biāo)準(zhǔn)樣品，以減少測(cè)定誤差。但是，由于實(shí)際樣品千差萬(wàn)別，要做到這一點(diǎn)是很不容易的。
　　在實(shí)際工作中，特別是采用電弧光源時(shí)，常常向試樣和標(biāo)準(zhǔn)樣品中加入 一些添加劑以減小基體效應(yīng)，提高分析的準(zhǔn)確度，這種添加劑有時(shí)也被用來(lái)提高分析的靈敏度。添加劑主要有光譜緩沖劑和光譜載體。光譜緩沖劑的作用是使各樣品的組成趨于一致，控制蒸發(fā)條件和激發(fā)條件，減小基體組成的變化對(duì)譜線強(qiáng)度的影響。而光譜載體的作用是利用分餾效應(yīng)，促進(jìn)一些元素提前蒸發(fā)，抑制另一些元素的蒸發(fā)速度，從而有效地增強(qiáng)分析元素的譜線，抑制基體物質(zhì)的譜線出現(xiàn)。有時(shí)二者沒(méi)有明顯的界限，一種添加劑往往同時(shí)起緩沖劑和載體的作用。ICP光源的基體效應(yīng)較小，一般不需要光譜添加劑，但是為了減小可能存在的干擾，使標(biāo)準(zhǔn)溶液與試樣溶液保持大致相同的基體組成也是必要的。
　　光譜添加劑是一些具有適當(dāng)電離電位、適當(dāng)熔點(diǎn)和沸點(diǎn)、譜線簡(jiǎn)單或具有化學(xué)反應(yīng)活性的物質(zhì)，如Ga2O3具有較低的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，且Ga 元素的電離電位較低，可以控制等離子區(qū)的電子濃度和蒸發(fā)、激發(fā)溫度的恒定，有利于易揮發(fā)、易激發(fā)元素的分析。同時(shí)可抑制復(fù)雜譜線的出現(xiàn)，減小光譜干擾。AgCl等則可使難揮發(fā)的Nb、Ta、Ti、Zr、Hf等轉(zhuǎn)變?yōu)橐讚]發(fā)的氯化物，改善了蒸發(fā)條件，大大提高了這些元素譜線的強(qiáng)度，從而提高了它們的分析靈敏度。

發(fā)射光譜的半定量分析
　攝譜法是目前光譜半定量分析最重要的手段，它可以迅速地給出試樣中待測(cè)元素的大致含量，常用的方法有譜線黑度比較法和顯現(xiàn)法等。
譜線黑度比較法
　　將試樣與已知不同含量的標(biāo)準(zhǔn)樣品在一定條件下攝譜于同一光譜感光板上，然后在映譜儀上用目視法直接比較被測(cè)試樣與標(biāo)準(zhǔn)樣品光譜中分析線的黑度，若黑度相等，則表明被測(cè)試樣中欲測(cè)元素的含量近似等于該標(biāo)準(zhǔn)樣品中欲測(cè)元素的含量。該法的準(zhǔn)確度取決于被測(cè)試樣與標(biāo)準(zhǔn)樣品組成的相似程度及標(biāo)準(zhǔn)樣品中欲測(cè)元素含量間隔的大小。
　
顯線法
　　元素含量低時(shí)，僅出現(xiàn)少數(shù)靈敏線、隨著元素含量增加，一些次靈敏線與較弱的譜線相繼出現(xiàn)，于是可以編成一張譜線出現(xiàn)與含量的關(guān)系表，以后就根據(jù)某一譜線是否出現(xiàn)來(lái)估計(jì)試樣中該元素的大致含量。該法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便快速，其準(zhǔn)確程度受試樣組成與分析條件的影響較大。


光譜定量分析方法
　　校正曲線法
　　在選定的分析條件下，用三個(gè)或三個(gè)以上的含有不同濃度的被測(cè)元素的標(biāo)樣激發(fā)光源，以分析線強(qiáng)度I，或者分析線對(duì)強(qiáng)度比R或者lgR對(duì)濃度C或者lgC建立校正曲線。在同樣的分析條件下，測(cè)量未知試樣光譜的I或者R或者lgR，由校正曲線求得未知試樣中被測(cè)元素含量C。
　　如用照相法記錄光譜，分析線與內(nèi)標(biāo)線的黑度都落在感光板乳劑特性曲線的正常曝光部分，這時(shí)可直接用分析線對(duì)黑度差Δs與lgC建立校正曲線，進(jìn)行定量分析。
　　校正曲線法是光譜定量分析的基本方法，應(yīng)用廣泛，特別適用于成批樣品的分析。
　　標(biāo)準(zhǔn)加入法
　　在標(biāo)準(zhǔn)樣品與未知樣品基體匹配有困難時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行定量分析，可以得到比校正曲線法更好的分析結(jié)果。
　　在幾份未知試樣中，分別加入不同已知量的被測(cè)元素，在同一條件下激發(fā)光譜，測(cè)量不同加入量時(shí)的分析線對(duì)強(qiáng)度比。在被測(cè)元素濃度低時(shí)，自吸收系數(shù)b為1，譜線強(qiáng)度比R直接正比于濃度C，將校正曲線R-C延長(zhǎng)交于橫坐標(biāo)，交點(diǎn)至坐標(biāo)原點(diǎn)的距離所相應(yīng)的含量，即為未知試樣中被測(cè)元素的含量。
　　標(biāo)準(zhǔn)加入法可用來(lái)檢查基體純度、估計(jì)系統(tǒng)誤差、提高測(cè)定靈敏度等。


主要部件的性能與作用


激發(fā)光源
　　激發(fā)光源的基本功能是提供使試樣中被測(cè)元素原子化和原子激發(fā)發(fā)光所需要的能量。對(duì)激發(fā)光源的要求是：靈敏度高，穩(wěn)定性好，光譜背景小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作安全。常用的激發(fā)光源有電弧光源、電火花光源、電感耦合高頻等離子體光源即ICP光源等。
　　 直流電弧
　　 低壓交流電弧
　　 高壓電容火花
　　 電感耦合高頻等離子體(ICP)光源
分光系統(tǒng)
　　原子發(fā)射光譜的分光系統(tǒng)目前采用棱鏡和光柵分光系統(tǒng)兩種。
　　棱鏡分光系統(tǒng)
　　棱鏡分光系統(tǒng)的光路見(jiàn)圖1.8。由光源Q來(lái)的光經(jīng)三透鏡KI、KII、kIII照明系統(tǒng)聚焦在入射狹縫S上，入射的光由準(zhǔn)光鏡L1變成平行光束，投射到棱鏡P上。波長(zhǎng)短的光折射率大，波長(zhǎng)長(zhǎng)的光折射率小，經(jīng)棱鏡色散之后按波長(zhǎng)順序被分開(kāi)，再由照明物鏡L2分別將它們聚焦在感光板的乳劑面FF'上，便得到按波長(zhǎng)順序展開(kāi)的光譜。得到的每一條譜線都是狹縫的像。棱鏡光譜是零級(jí)光譜。

主要部件的性能與作用


激發(fā)光源
　　激發(fā)光源的基本功能是提供使試樣中被測(cè)元素原子化和原子激發(fā)發(fā)光所需要的能量。對(duì)激發(fā)光源的要求是：靈敏度高，穩(wěn)定性好，光譜背景小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作安全。常用的激發(fā)光源有電弧光源、電火花光源、電感耦合高頻等離子體光源即ICP光源等。
　　 直流電弧
　　 低壓交流電弧
　　 高壓電容火花
　　 電感耦合高頻等離子體(ICP)光源
分光系統(tǒng)
　　原子發(fā)射光譜的分光系統(tǒng)目前采用棱鏡和光柵分光系統(tǒng)兩種。
　　棱鏡分光系統(tǒng)
　　棱鏡分光系統(tǒng)的光路見(jiàn)圖1.8。由光源Q來(lái)的光經(jīng)三透鏡KI、KII、kIII照明系統(tǒng)聚焦在入射狹縫S上，入射的光由準(zhǔn)光鏡L1變成平行光束，投射到棱鏡P上。波長(zhǎng)短的光折射率大，波長(zhǎng)長(zhǎng)的光折射率小，經(jīng)棱鏡色散之后按波長(zhǎng)順序被分開(kāi)，再由照明物鏡L2分別將它們聚焦在感光板的乳劑面FF'上，便得到按波長(zhǎng)順序展開(kāi)的光譜。得到的每一條譜線都是狹縫的像。棱鏡光譜是零級(jí)光譜。

電感耦合高頻等離子（ＩＣＰ）光源
等離子體是一種由自由電子、離子、中性原子與分子所組成的在總體上呈中性的氣體，利用電感耦合高頻等離子體（ICP）作為原子發(fā)射光譜的激發(fā)光源始于本世紀(jì)60年代。
1 ICP的形成和結(jié)構(gòu)　　 　　　2 ICP的特性和分析性能

　　ICP的形成和結(jié)構(gòu)
　　ICP形成的原理，如圖1.4所示。

ICP裝置由高頻發(fā)生器和感應(yīng)圈、炬管和供氣系統(tǒng)、試樣引入系統(tǒng)三部分組成。高頻發(fā)生器的作用是產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)以供給等離子體能量。應(yīng)用最廣泛的是利用石英晶體壓電效應(yīng)產(chǎn)生高頻振蕩的他激式高頻發(fā)生器，其頻率和功率輸出穩(wěn)定性高。頻率多為27-50 MHz，最大輸出功率通常是2-4kW。
　　感應(yīng)線圈一般以圓銅管或方銅管繞成的2-5匝水冷線圈。
　　等離子炬管由三層同心石英管組成。外管通冷卻氣Ar的目的是使等離子體離開(kāi)外層石英管內(nèi)壁，以避免它燒毀石英管。采用切向進(jìn)氣，其目的是利用離心作用在炬管中心產(chǎn)生低氣壓通道，以利于進(jìn)樣。中層石英管出口做成喇叭形，通入Ar氣維持等離子體的作用，有時(shí)也可以不通Ar氣。內(nèi)層石英管內(nèi)徑約為1-2mm，載氣載帶試樣氣溶膠由內(nèi)管注入等離子體內(nèi)。試樣氣溶膠由氣動(dòng)霧化器或超聲霧化器產(chǎn)生。用Ar做工作氣的優(yōu)點(diǎn)是，Ar為單原子惰性氣體，不與試樣組分形成難解離的穩(wěn)定化合物，也不會(huì)象分子那樣因解離而消耗能量，有良好的激發(fā)性能，本身的光譜簡(jiǎn)單。
　　當(dāng)有高頻電流通過(guò)線圈時(shí)，產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)，這時(shí)若用高頻點(diǎn)火裝置產(chǎn)生火花，形成的載流子（離子與電子）在電磁場(chǎng)作用下，與原子碰撞并使之電離，形成更多的載流子，當(dāng)載流子多到足以使氣體有足夠的導(dǎo)電率時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)方向的截面上就會(huì)感生出流經(jīng)閉合圓形路徑的渦流，強(qiáng)大的電流產(chǎn)生高熱又將氣體加熱，瞬間使氣體形成最高溫度可達(dá)10000K的穩(wěn)定的等離子炬。感應(yīng)線圈將能量耦合給等離子體，并維持等離子炬。當(dāng)載氣載帶試樣氣溶膠通過(guò)等離子體時(shí)，被后者加熱至6000-7000K，并被原子化和激發(fā)產(chǎn)生發(fā)射光譜。
　　ICP焰明顯地分為三個(gè)區(qū)域：焰心區(qū)、內(nèi)焰區(qū)和尾焰區(qū)。
　　焰心區(qū)呈白色，不透明，是高頻電流形成的渦流區(qū)，等離子體主要通過(guò)這一區(qū)域與高頻感應(yīng)線圈耦合而獲得能量。該區(qū)溫度高達(dá)10000K，電子密度很高，由于黑體輻射、離子復(fù)合等產(chǎn)生很強(qiáng)的連續(xù)背景輻射。試樣氣溶膠通過(guò)這一區(qū)域時(shí)被預(yù)熱、揮發(fā)溶劑和蒸發(fā)溶質(zhì)，因此，這一區(qū)域又稱為預(yù)熱區(qū)。
　　內(nèi)焰區(qū)位于焰心區(qū)上方，一般在感應(yīng)圈以上10-20mm左右，略帶淡藍(lán)色，呈半透明狀態(tài)。溫度約為6000-8000K，是分析物原子化、激發(fā)、電離與輻射的主要區(qū)域。光譜分析就在該區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，因此，該區(qū)域又稱為測(cè)光區(qū)。
　　尾焰區(qū)在內(nèi)焰區(qū)上方，無(wú)色透明，溫度較低，在6000K以下，只能激發(fā)低能級(jí)的譜線。