仪器博物馆 No20:ICP-AES必备知识汇总(2万字)_行业动态_乐鱼直播app入口下载官网 
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行业动态  

仪器博物馆 No20:ICP-AES必备知识汇总(2万字)


来源:行业动态    发布时间:2023-10-14 17:09:21  点击:21次

  ICP-AES基于物质在高频电磁场所形成的高温等离子体中,有良好特征谱线发射,进而实现对不同元素的测定。它具有检出限极低、重现性好,分析元素多等显著特点。附特殊装置还能轻松实现更多非金属元素的测量。今天小谱就其发展史、检测原理、结构等和大家进行探讨,一文把ICP-AES讲通透。

  (如果读完文章您觉得还有哪些想听的知识点小谱没有讲到,亦或是觉得小谱文章中有哪些观点您不太认同,欢迎您积极留言。)

  19世纪初,Brewster(布鲁斯特)等人从酒精灯的火焰中观察到了原子发射现象,并认识到原子发射光谱可以替代“繁琐的化学分析方法”

  1928年,Lundegardh(伦德加特)应用启动喷雾器和空气-乙炔火焰建立了定量分析的线性关系,出现了火焰光度分析法

  20世纪40年代,电火花和电弧为光源为电源的光电直读发射光谱仪出现,克服了火焰发射光谱法只能用于少数几种元素溶液分析的局限性

  20世纪60年代,原子吸收光谱法的建立,发射光谱法在分析化学中的作用下降

  20世纪70年代,等离子体发射光谱仪的出现,使原子发射光谱再度发展起来,应用场景范围扩大。

  等离子体发射光谱这种方法能够一起检测样品当中多个元素的含量,在氩气经过等离子体火炬的过程中,通过射频发生器发射的交变电磁场让它电离提高速度并且和别的氩原子进行碰撞,这种连锁反应让许多氩原子电离,组成原子和离子以及电子的粒子混合气体,也就是等离子体。不一样元素的原子其激发或者是电离的过程中能够发射出特征光谱,因此,等离子体发射光谱可以用做检测样品当中存在的元素。特征光谱的强和弱与样品当中等待检测元素的浓度有着较大的关系,和规范系列溶液作比较,就能够测量出样品当中每个元素的含量。这就是它的原理。

  总的来说,ICP-AES的检测是基于每种元素独特的发射光谱。而采用电感耦合等离子体的目的是因为等离子体能够达到很高的温度,有利于让元素中的原子或者离子发射出特征波长的光子(一般而言,温度越高,发射现象越明显)。

  1) 等离子体的产生:高频电流经感应线圈产生高频电磁场,使工作气体(Ar)电离形成火焰状放电高温等离子体,等离子体的最高温度可达10000 K;

  2) 样品与高温等离子体发生作用,产生发生光子:试样溶液通过进样毛细管经蠕动泵作用进入雾化器雾化形成气溶胶,由载气引入高温等离子体,进行蒸发、原子化、激发、电离,并产生辐射;

  3) 发射光谱的分析:产生的特征辐射谱线,经光栅分光系统分解成代表各元素的单色光谱,由半导体检测器检测这些光谱能量,参照同时测定的标准溶液计算出试液中待测元素的含量。

  等离子炬管是由一个三层同心石英玻璃管(也有其他材料做成的)组成。外层管内通入冷却气Ar以避免等离子炬烧坏石英管。中层石英管出口做成喇叭形状,通入Ar以维持等离子体。内层石英管的内径为1-2mm,由载气(一般用Ar)将试样气溶胶从内管引入等离子体。使用单原子惰性气体Ar在于它性质稳定、不与试样形成难离解的化合物,而且它本身的光谱简单。

  光源具有使试样蒸发、解离、原子化、激发、跃迁产生光辐射的作用。光源对光谱分析的检出限、精密度和准确度都有很大的影响。

  目前常用的光源有直流电弧、交流电弧、电火花及电感耦合高频等离子体(ICP)。

  光谱仪的作用是将光源发射的电磁辐射经色散后,得到按波长顺序排列的光谱,并对不同波长的辐射进行仔细的检测与记录。

  光谱仪按照使用色散元件的不同,分为棱镜光谱仪和光栅光谱仪;按照光谱记录与测量方法的不同,又分为照相式摄谱仪和光电直读光谱仪。

  CCD检测器(Charge- Coupled Devices,中文译名是电荷耦合器件)是一种新型固体多道光学检测器件,它是在大规模硅集成电路工艺基础上研制而成的模拟集成电路芯片。由于其输人面空域上逐点紧密排布着对光信号敏感的像元,因此它对光信号的积分与感光板的情形颇相似。但是,它能借助必要的光学和电路系统,将光谱信息进行光电转换、储存和传输,在其输出端产生波长强度二维信号,信号经放大和计算机处理后在末端显示器上同步显示出人眼可见的图谱,无须感光板那样的冲洗和测量黑度的过程。目前这类检测器已经在光谱分析的许多领域获得了应用。

  其主要使用的仪器包括电感耦合等离子体发射光谱仪、超声波清洗剂等,使用的试剂有硝酸、高氯酸盐酸。

  ①试验人员会把滤膜剪成细小的长条状,并把它们放到烧杯中,再放入新的滤膜作为空白使用,做成检测样本。

  ②配置溶液,遵循每个元素互不干扰的原则,把不同的化学元素用超纯水稀释,包括Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Mn、Ni、Co等八种元素,配置成不同的多元素混合标准溶液。

  ③把样本放到溶液中,随后先后放入硝酸、高氯酸进行消解,液体近干后放入1mlHCl,加入10ml水静置0.5h后浸湿,等其冷却后放入离心管,等待检测,Z后得出结果。

  实验结果:经过颗粒物的检测后,能得出,不同的元素能够归为一类,即Cu、Pb、Zn、Cd、Cr是一类,Mn、Ni、Co是一类,从中分析出来的结果是,每个元素之间有很大的相似性,且样品是以室内空气为主,受外界的影响较小,检测到的金属元素很少,所以得出金属元素主要存在于外部空气中的土壤扬尘颗粒中。

  ICP-AES在环境水样品分析时,溶液通过雾化成为气溶胶之后被放到ICP当中检测,天然水中存在微小的悬浮物,水样因为悬浮物下沉而不是十分稳定。若溶液当中固体物含量过高,就会导致雾化器与矩管里面管口出现堵塞的情况,因此,通常必须要对水样进行过滤。环境沉积物样品重点是以有机物与硅质成分构成的,ICP-AES对其做多元化的分析,操作十分简单,并且速度较快,拥有极高的精确度。

  ICP-AES运用到冶金分析当中的diyi次报道,应该是在1975年BUTLER等人使用ICP-AES这种方法测量钢铁和它的高合金刚中的十二个元素。在上世纪90年代以来,因为ICP设备功能不断的提高,设备性价比不断的改进,不仅仅可以储存更多的等待检测的成分,还可以使溶样处理更便捷,并且在很大程度上减少引进酸盐类的量。

  微波溶样更能够发挥出ICP-AES分析的工作效率,氢化物发生ICP-AES法能够很大程度上降低检测限,而HG-ICP-AES这种方法属于集中分离和富集于一身,由奇台氢化物金阳这种方法检验测试痕量As和Pb以及Bi和Sb,还有Sn和Se等十分有效的分析方式。当前发生一起已经当作ICP设备的定型配件,能自动操作,许多氢化元素一起测量。

  在地质实验重心建立由ICP-AES当作核心的分析方式地分析系统,直接或者是经过分离富集之后分析测量75个左右元素,它们的含量范围由10-9到标准值。

  在对生物样品做多元化的分析的过程中,多个元素一起检测十分重要,样品当中标准含量的元素检测起来最简单,而大部分元素必要溶剂萃取预富集或者是是使用氢化物发生这种方式代替运用启动雾化器的直接雾化方式。

  植物当中重金属含量属于生态环境检验测试当中重点检验测试的项目,最近几年,ICP-AES这项技术慢慢的变成为多种生物样品当中重金属含量分析常常使用的技术,ICP-AES这项技术能够对于样品试液进行较为直接的分析,并且具有极高的精确程度,可以完全满足生物分析方面所提出的要求。

  其在水环境检测中的应用,需先采集样品,并对样品做多元化的分析,使用不相同方法分析样本。

  分析过程与结果:水环境是环境监视测定必需的内容之一,而ICP-AES与ICP-MS有很高的灵敏度,可分析水环境中的超痕量。其对样品的解决方法是,利用前期处理,把样品酸化或进行过滤,随后即可分析样本中各元素的含量,用不同的检测指标衡量。

  经过检测后,得出地表水中,Cu、Pb、Zn、Cd、As、Ag等一共二十种《地表水环境品质衡量准则》(GB3838-2002)中所列金属元素,每个元素的含量的多少,通过干扰校正,能轻松实现快速确定元素含量的目标。同时,其也会分析地下水中的稀土元素。其过程是,用氢氧化铁处理样品,防止Ca、K等元素对结果的干扰,随后使用干扰系数、干扰方程法或者稀释技术,避免光谱干扰或非光谱干扰。

  首先,以某山村作为样品采集地点,用梅花形采集的方式,收集与地表相距15cm的土壤,并采用四分法适当取舍,确保样品数量为1kg。其次,把适量的土壤样本放到50ml的聚四氟乙稀消解管内,再加入适量的水与和HCl溶液,把温度加热到140℃,分解样本。然后,继续提高温度,从140℃变为180℃,让管内的黑色物质完全消失,停止加热,用余温烘干。消解过程全部结束后,用清水冲洗消解管,把洗涤的液体转移到离心管中,进行检测。

  最后,检测结果是,土壤中有二十多个元素,包括Al、Fe、Ca、Mg、Ba、Mn,而这些元素中有很强的关联性,即很多元素之间呈现出来是负相关,其中其包含的元素中,Fe、V属于过渡金属元素,属于第四周期,化学性质基本相同,而Mg、Li是短周期,且是互为对角的元素,这表示的是元素长短周期的特点可影响元素的性质。

  同时,土壤与水的检测有很强的相关性,两者互为渗透,但两者的相关性经过分析后得出,土壤样品与水体样品呈负相关,也就表示,水环境中的金属元素,是由深层土壤中过滤而来,由深层土壤决定。而为了进一步深化研究,本文又采用了聚类分析的方式。即研究人员会把金属分成三类或六类不等,与土壤的分类基本相同,但水只有一个种类,随着不同水体的加入,可建立数个分支,说明土壤与水体来源有很大的差异,两者的金属关系关联较差。

  对土壤内各元素以及土壤与水体相关性做多元化的分析后,可总结出土壤的金属污染程度,而国家为保护土壤,提高土壤的质量,保持生态平衡,颁布了有关的法律和法规,设定土壤重金属含量的标准。即国家会根据土壤的不同用途,把污染程度分成三类,本篇文章的样本采集区为农业用地,符合第二级标准的要求,其分析结果为,这片区域的重金属污染类型是As污染,它是很常见的元素之一,如果其超标,会严重危害人的身体健康,特别是砷化合物,它融于空气,通过人的呼吸进入呼吸系统,破坏身体组织与机能。所以,对于农业用地,要求农民种植作物时优化对As的处理,降低土壤中重金属的污染程度。

  在中国地质调查、勘探等部门也均配备了性能优良的ICP-AES光谱仪。在卫生防疫、商检、制药、化工、冶金有色工业部门也配备了数量可观的ICP-AES光谱仪。

  目前,市场上的ICP-AES主要有顺序扫描型和全谱直读型,另有个别的多道型。

  顺序扫描ICP-AES可灵活选谱线、扫描谱图,具有很大的价格上的优势和测定灵活性。从理论上讲,能够适用于元素所有谱线的分析,适于基体复杂多变和非标准样品的分析,更适合做仪器分析研究工作的人员。当然它也具有分析时间相对较长、Ar用量大、精度差、非同时内标等弱点。

  全谱直读ICP-AES主要是采用中阶梯光栅与棱镜色散系统二维色散系统+面阵式检测器,也有采用特制全息光栅与线阵式固体检测器相结合达到全谱直读目的的ICP-AES。全谱直读ICP-AES的优点是任选或全谱同时测量、谱峰与背景同时测量、谱图存储。

  多道ICP光谱仪,采用凹面光栅,以多个光电倍增管(PMT)为检测器,可进行多元素同时分析,目前仍有生产,但量已经很少。

  发射光谱仪(AES)能够分析从几个ppb到百分之几乃至百分之几十的样品浓度。

  也要求在使用中严格对仪器维护保养,才可以做到严控分析质量和延长仪器寿命。

  聚四氟乙烯(PTFE)及硼硅玻璃器皿可先用肥皂或洗涤剂清洗,用水冲洗,再用(1+1)HNO3浸泡24小时(或煮沸)。用水清洗,用去离子水洗涤(三次)。

  有的玻璃器皿油污严重,可用洗液(浓硫酸加重铬酸钾配制)浸洗后,然后再用水充分冲洗。

  不同的分析方法、分析对象和用途对净水的质量发展要求不完全一样。为了适应分析化学几个维度不同的用途及要求。国家标准GB6682—86规定了三个净化水标准。(GB6682—86实验室用水规格)

  a) 一级水:基本上不会有溶解或胶态离子杂质及有机物。它可用二级水经过进一步处理而得,例如可用二级水经过蒸馏、离子交换混合床和0.2mm的过滤膜的方法,或用石英亚沸装置经进一步蒸馏而得。

  c) 三级水:适用于一般常规的分析工作。它可采用蒸馏、反渗透或去离子等方法制备。

  常规的ICP—AES分析工作中三级水即可适用,但在分析微量、痕量杂质元素时,需用二级水,甚至是一级水;在配制元素标准溶液时,最好用一级水。

  用于ICP—AES分析用的化学试剂可分为两类:一类用于分解样品;另一类用于配制元素的标准。

  化学试剂种类非常之多且复杂,其等级划分及名词术语尚未完全统一。用于分析化学方面的试剂主要有一般试剂和高纯试剂。

  一般试剂:在ICP—AES分析中大多数都用在固体样品的分解,通常可分为三级:

  优级纯:为一级品,通常称为保证试剂(G.R.),适用于精密科学研究和痕量元素分析。

  分析纯:为二级品,通常称为化学分析(A.R.),质量略逊于优级纯,用于一般的科研和分析工作。

  化学纯 :为三级品,通常称为化学分析试剂(C.P.),质量低于分析纯,用于一般常规的分析中。

  高纯试剂:是指试剂中杂质含量极微小、纯度很高的试剂。主要用来配制标准溶液。纯度以9来表示,如99.99%, 99.999%。如纯度为99.9%的基准试剂(如纯铜,纯锌等),在其含有的杂质不影响被测元素,亦可用来配标准溶液。

  原因:集成板无输出正电压信号,使反射功率无法调整,控制电路失调,片子损坏。

  故障3:按矩管电源前面板RF-ON键,点不着火,矩管高压耦合电容连续抖动,按键,灯不断闪动,电容打火放电。

  原因:高压耦合双连电容的高压多股镀银线接触不良,不断打火发红,电容值改变不稳,导 致矩管能量不能按预设值耦合,故无法点燃矩管。

  等离子体光谱与其它大型精密仪器一样,需要在一定的环境下运行,失去这些条件,不仅仪器的使用效果不好,而且改变仪器的检测性能,甚至造成损失破坏,缩短寿命。根据光学仪器的特点,对环境和温度和湿度有一定要求。

  如果气温变化太大,光学组件受气温变化的影响就会产生谱线漂移,造成测定数据不稳定,一般室温要求维持在70~75摄氏度间的一个固定温度,气温变化应小于±1摄氏度。

  而环境湿度过大,光学组件,特别是光栅容易受潮损坏或性能降低。电子系统,尤其是印刷电路板及高压电源上的组件容易受潮烧坏。湿度对高频发生器的影响也十分重要,湿度过大,轻则等离子体不容易点燃,重则高压电源及高压电路放电击毁组件,如功率管隔直陶瓷电容击穿,输出电路阻抗匹配、网络中的可变电容放电等,以至损坏高频发生器。

  一般室内湿度应小于百分之70,最好控制在百分之45~60之间,应有空气净化装置。过去由于基建施工,我们的环境条件很差,甚至仪器室多次被水淹,受潮及室温变化过大,仪器不是定位困难就是经常出现故障。搬到新的仪器室后条件改善了,仪器运行就正常多了。

  为了保证ICP仪的安全运行,供电线路必须要有足够大的容量,否则仪器运行时线路的电压降过大,影响仪器寿命。作为一台精密测量仪器,它还需要有相对来说比较稳定的电源,供电电压的变化一般不超过十百分之5,如超过这个范围,需要用自动调压器或磁饱和稳压器,不可以使用电子稳压器,由于电子稳压器在电压高时产生削波,造成电脉冲,影响电子计算机、微处理器及相敏放大器的工作,引起误动作。

  连续正弦波电源才可能正真的保证这些电子电路的正常工作,仪器供电线路最好单独从供电变压器的配电盘上得到,尽量不与大电机,大的通风机,空调机,马弗炉等大的用电设备共享一条供电线路,以免在这些用电设备起动时,供电线路的电压大幅度的波动,造成仪器工作不稳定。允许电流大于30安培的仪器要单独接地。一般光谱仪地线欧姆,计算机地线欧姆(ASTM)标准,以防相互干扰。

  在仪器的使用中,应常常注意电源的变化,不能长期在过压或欠压下工作,根据资料介绍,当仪器在过压下工作会造成高颇发生器功率大管灯丝过度的蒸发和老化,电子管的寿命将会大大的缩短(是正常寿命的五分之~一六分之一)。如果在欠压下工作,电子管灯丝温度过低,电子发射不好,也易引起电子发射材料过早老化,同样也缩短电子管的寿命;仪器运行中供电电压的较动同样也会造成高频发生器输出功率的不稳定,对测定结果的好坏影响极大,因此,应当注意供电电源的质量。

  国内一般实验室都不具备防尘、过滤尘埃的设施,当实验室内需要采用排风机,排除仪器的热量及工作时产生的有毒气体时,实验室与外部就形成压力差,实验室产生负压,室外含有大量灰尘的空气从门窗的缝隙中流入室内,大量积聚在仪器的各个部位上,易引起高压组件或接头打火,电路板及接线、插座等短路、漏电等各种各样的故障,因此,需要经常进行除尘。

  特别是计算机、电子控制电路、高频发生器、显示器、打印机、磁盘驱动器等,定期拆卸或打开,用小毛刷清扫,并同时使用吸尘器将每个部分的积尘吸除。对光电倍增管负高压电源线、及计算机显示器的高压线及接头,还要用纱布沾上少许无水酒精小心的抹除积炭和灰尘。磁盘驱动器及打印机清出灰尘之后,要在机械活动部件滴加少许仪表油。

  打印机的打印头还要拆下,用软毛刷刷扫,并用绒布抹净,防止针孔被纸屑堵塞,然后按照说明书调整一定的打印压力。

  对于仪器除尘,一般由电子,仪修或计算机的专业技术人员帮助,仪器使用或管理人员如不懂电子知识,不了解仪器结构,莫轻易去动,以免发生意外,除尘应事先停机并关掉供电电源下进行。

  ICP的气体控制管理系统是否稳定正常地运行,直接影响到仪器测定数据的好坏,如果气路中有水珠、机械杂物杂屑等都会造成气流不稳定,因此,对气体控制管理系统要经常进行全方位检查和维护。

  首先要做气体试验,打开气体控制管理系统的电源开关,使电磁阀处于工作状态,然后开启气瓶及减压阀,使气体压力指示在额定值上,然后关闭气瓶,观察减压阀上的压力表指针,应在几个小时内没下降或下降很少,否则气路中有漏气现象,需要检查和排除。

  第二,由于氩气中常夹杂有水分和其它杂质,管道和接头中也会有一些机械碎屑脱落,造成气路不畅通。

  因此,需要定时进行清理,拔下某些区段管道,然后打开气瓶,短促地放一段时间的气体,将管道中的水珠,尘粒等吹出。在安装气体管道,特别是将载气管路接在雾化器上时,要注意别让管子弯曲太厉害,否则载气流量不稳而造成脉动,影响测定。

  雾化器是进样系统中最精密,最关键的部份,需要很好的维护和使用。要定期的清理,特别是测定高盐溶液之后,雾化器的顶部,炬管喷嘴会积有盐份,造成气溶胶通道不畅,常常反映出来的是测定强度下降,仪器反射功率升高等。炬管上积尘或积炭都会影响点燃等离子体焰炬和保持稳定,也影响反射功率,因此,要定期用酸洗,水洗,最后,用无水乙醇洗并吹干,经常保持进样系统及炬管的清洁。

  开机测定前,一定要做好安排,事先标好各项准备工作,切忌在同一段时间里开开停停,仪器频繁开启容易造成损失破坏,是因为仪器在每次开启的时候,瞬时电流大大高于运行正常时的电流,瞬时的脉冲冲击,易引起功率管灯丝断丝,碰极短路及过早老化等,因此使用中需要倍加注意,一旦开机就一气呵成,把要做的事做完,不要中途关停机。

  对于拥有ICP-AES技术背景的人来讲,ICP-MS是一个以质谱仪作为检测器的等离子体(ICP),而质谱学家则认为ICP-MS是一个以ICP为源的质谱仪。事实上,ICP-AES和ICP-MS的进样部分及等离子体是及其相似的。ICP-AES测量的是光学光谱(165~800nm),ICP-MS测量的是离子质谱,提供在3~250 amu范围内每一个原子质量单位(amu)的信息,因此,ICP-MS除了元素含量测定外,还可测量同位素。

  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(必需记牢,实际的检出限不可能优于你实验室的清洁条件),石墨炉AAS的检出限为亚ppb级, ICP-AES大部份元素的检出限为1~10ppb,一些元素在洁净的试样中也可得到令人注目的亚ppb级的检出限。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。

  以上三种技术呈现了不一样及复杂的干扰问题,为此,我们对每个技术分别予以讨论。

  ICP-MS中质谱的干扰(同量异位素干扰)是预知的,而且其数量少于300个,分辩率为0.8amu的质谱仪不能将它们分辩开,例如58Ni 对58Fe、40Ar对40Ca、40Ar16O对56Fe或40Ar-Ar对80Se的干扰(质谱叠加)。元素校正方程式(与ICP-AES中干扰谱线校正相同的原理)可用来进行校正,选择性地选用一些低自然丰度的同位素、采用“冷等离子体炬焰屏蔽技术”或“碰撞池技术”可有效地降低干扰影响。

  必须指出,HCl 、HClO4、H3PO4和H2SO4将引起相当大的质谱干扰。Cl+、P+、S+离子将与其他基体元素Ar+、O+、H+结合生成多原子,例如35Cl40Ar对75As 、35Cl16O对51V的叠加干扰。因此在ICP-MS的许多分析中避开使用HCl 、HClO4、H3PO4和H2SO4是至关重要的,但这是不可能的。克服这样的一个问题的方法有:“碰撞池技术”、在试样导入ICP之前使用色谱(微栓)分离、电热蒸发(ETV)技术等,另外一个比较昂贵的选择是使用高分辨率的扇形磁场的ICP-MS,它具有分辨小于0.01amu的能力,可以清除许多质谱的干扰。

  双电荷离子产生的质谱干扰是单电荷离子M/Z的一半,例如138Ba2+对69Ga+,或208Pb2+对104Ru+。这类干扰是比较少的,还能够在做多元化的分析前将系统最佳化而有效地消除。

  试液与标准溶液粘度的差别将改变各个溶液产生气溶胶的效率,采用基体匹配法或内标法可有效地消除。

  电离干扰是由于试样中含有高浓度的第I族和第II族元素而产生的,采用基体匹配、稀释试样、标准加入法、同位素稀释法、萃取或用色谱分离等措施来解决是有效的。

  空间电荷效应主要发生在截取锥的后面,在此处的净电荷密度明显的偏离了零。高的离子密度导致离子束中的离子之间的相互作用,形成重离子存在时首先损失掉轻离子,例如Pb+对Li3+。基体匹配或仔细在被测物质的质量范围内选用内标有助于补尝这个影响,但这在实际应用是有困难的。同位素稀释法虽有效,但费用高,简单而最有效的方法是稀释样品。

  ICP-AES的光谱干扰其数量很大而较难解决,有记录的ICP-AES的光谱谱线多条,而且基体能引起相当多的问题。因此,对某些样品例如钢铁、化工产品及岩石的分析一定要使用高分辩率的光谱仪。大范围的应用于固定通道ICP-AES中的干扰元素校正能得到有限度的成功。ICP-AES中的背景较高,需离线背景校正,应用动态背景校正对增进准确度是很有效的。各种分子粒子(如OH)的谱峰或谱带对某些低含量的被测元素会引起一些分析问题,影响其在实际样品中检出限。

  在ICP-MS中的背景是相当低的,典型的是小于5 C/S(计数/秒),这就是ICP-MS具有极好的检出限的一个主要理由。

  与ICP-MS一样,ICP-AES能应用内标来解决例如雾化室效应、试样与标准溶液之间粘度差异所带来的基体效应。

  仔细选用每个元素的分析条件或加入电离缓衡剂(如过量的 I 族元素)能够大大减少易电离元素的影响。

  使用氘灯背景校正的GFAAS有少许光谱干扰,但使用Zeeman 背景校正的GFAAS能去除这些干扰。

  在原子化过程中,针对不同的基体,应仔细设定灰化步聚的条件以减少背景信号。采用基体改进剂有助于增加可以容许的灰化温度。在很多GFAAS应用中,与氘灯扣背景相比,Zeeman扣背景可得到更优秀的准确度。

  这是由于被测物质的原子蒸汽进入一个较冷的气体环境而形成的。现在采用等温石墨管设计和平台技术,试样被原子化后进入一个热的惰性气体环境,可有实际效果的减少这种干扰。

  基体效应是被测物质在石墨管上不同的残留而生成的,它取决于样品的种类,应用基体改性剂和热注射能十分有效地减少这些影响。

  在日常工作中,从自动化来讲,ICP-AES是最成熟的,可由技术不熟练的人员来应用ICP-AES专家制定的办法来进行工作。ICP-MS的操作直到现在仍较为复杂,自1993年以来,尽管在计算机控制和智能化软件方面有很大的进步,但在常规分析前仍需由技术人员进行精密调整,ICP-MS的方法研究也是很复杂及耗时的工作。GFAAS的常规工作虽然是非常容易的,但制定方法仍需要相当熟练的技术。

  在常规工作中,ICP-AES可分析10%TDS的溶液,还可以高至30%的盐溶液。在短时期内ICP-MS可分析0.5%的溶液,但大部分分析人员乐于采用最多0.2%TDS的溶液。当原始样品是固体时,与ICP-AES,GFAAS相比,ICP-MS需要更高倍数的稀释,其折算到原始固体样品中的检出限显示不出很大优势的现象也就不令人惊奇了。

  ICP-MS具有超过105的LDR,很多方法可使其LDR开展至108,但不管如何,对ICP-MS来说:高基体浓度会导致许多问题,而这样一些问题的最好解决方案是稀释,正由于这个原因,ICP-MS应用的主要领域在痕量/超痕量分析。

  GFAAS的LDR限制在102~103,如选用次灵敏线可进行高一些浓度的分析

  ICP-AES具有105以上的LDR且抗盐份能力强,可进行痕量及主量元素的测定,ICP-AES可测定的浓度高达百分含量,因此,ICP-AES外加ICP-MS,或GFAAS可以很好地满足实验室的需要。

  ICP-MS的短期精密度一般是1~3% RSD,这是应用多内标法在常规工作中得到的。长期(几个小时)精密度为小于5%RSD。使用同位素稀释法能够获得很好的准确度和精密度,但这样的解决方法的费用对常规分析来讲是太贵了。

  ICP-AES的短期精密度一般为0.3~2%RSD,几个小时的长期精密度小于3%RSD。

  GFAAS的短期精密度为0.5~5%RSD,长期精密度的因素不在于时间而视石墨管的使用次数而定。

  ICP-MS有惊人的能力来分析大量测定痕量元素的样品,典型的分析时间为每个样品小于5分钟,在某些分析情况下只需2分钟。Consulting实验室认为ICP-MS的主要优点即是其分析能力。

  ICP-AES的分析速度取决于是采用全谱直读型还是单道扫描型,每个样品所需的时间为2或6分钟,全谱直读型较快,一般为2分钟测定一个样品。

  GFAAS的分析速度为每个样品中每个元素需3~4分钟,晚上可以自动工作,这样保证对样品的分析能力。

  1.每个样品测定1~3个元素,元素浓度为亚或低于ppb级,如果被测元素要求能满足的情况下,GFAAS是最合适的。

  2.每个样品5~20个元素,含量为亚ppm至%,ICP-AES是最合适的

  3.每个样品需测4个以上的元素,在亚ppb及ppb含量,而且样品的量也相当大,ICP-MS是较合适的。

  ICP-MS,ICP-AES,和GFAAS,由于现代化的自动化设计以及使用惰性气体的安全性,可以整夜无人看管工作

  ICP-MS开机工作的费用要高于ICP-AES,因为ICP-MS的一些部件有一定的常规使用的寿命而且要换掉,这些部件包括了涡轮分子泵、取样锥和截取锥以及检测器。对于ICP-MS和ICP-AES来讲,雾化器与炬管的寿命是相同的。如果实验室选用了ICP-AES来取代ICP-MS,那么实验室最好能配备GFAAS。GFAAS应计算其石墨管的费用。在上述三种技术中Ar气的费用是一笔相当的预算,ICP技术Ar费用远高于GFAAS。

  这是很难于限定的一个项目,因为费用是根据自动化程度、附件与供应商而定的。大概的估计ICP-AES是GFAAS的两倍,而ICP-MS 是ICP-AES的两倍。一定要注意到附件的配置将打乱费用的估计

  另外必须考虑到超痕量分析需要一个干净的实验室和超纯的化学试剂,这些的费用不便宜。

  由于是快速扫描测定方式,ICP-MS能对多元素模式中的瞬间信号做测量,这就为大量附件打开了出路,电热蒸法、激光消蚀、辉光放电及火花消蚀可以免除样品的溶解过程。有些附件可以将样品中的基体物质进行分离或进行预富集,例如:氢化法、色谱(高压液相HPLC,离子色谱,微柱)等技术。

  用色谱来分离的好处在ICP-MS中得到完全的实现,它适合用于环保,毒理学,药品及食品中低浓度的被测物质。

  虽然ICP-AES也能采用上述的某些附件,但由于这些附件的价格及有限的好处,因此,很少看到它们在ICP-AES的常规分析中应用。

  对购买哪一种仪器提出建议是困难的,但根据你现在及将来工作的需要,回答列表中的问题,将有利于你作出决定。

  必需记着没有一种技术能满足你所有的要求,这些技术是相互补充的,永远存在某一种技术稍优于另一种技术的地方。

  ICP-MS, ICP-AES及火焰AAS的检出限的定义为:空白的三倍标准偏差。GFAAS:灵敏度(0.0044吸光度) 以20ul样品进行测量。

  到了这里,相信各位已经对‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍ICP-AES有了很深的了解。如今,ICP-AES的品牌都有哪些呢?最受关注的又是哪些呢?(排名不分先后哦~)

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