ICP光譜議中等離子體焰的形成過程及原理

     ICP英文翻譯過來是電感耦合等離子體,顧名思義,在炬管的切向方向引入高速氬氣,氬氣在炬管的外層形成高速旋流,通過類似真空檢漏儀的裝置產(chǎn)生的高頻電火花使氬氣電離出少量電子,形成一個(gè)沿炬管切線方向的電流.因?yàn)榫婀芊胖迷诟哳l線圈內(nèi),通過高頻發(fā)生器產(chǎn)生的高頻振蕩通過炬管線圈耦合到已被電離出少量電子的氬氣上,使氬氣中的這部分電子加速運(yùn)動(dòng),撞擊其他電子產(chǎn)生電離,形成雪崩效應(yīng),zui終靠高頻發(fā)生器連續(xù)提供能量,即可形成一個(gè)穩(wěn)定的等離子體火焰.
       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。 
        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zui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，zui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，本身的光譜簡單。
　　當(dāng)有高頻電流通過線圈時(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zui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，無色透明，溫度較低，在6000K以下，只能激發(fā)低能級(jí)的譜線。