藍(lán)景 ICP 電感耦合等離子體光譜儀的工作原理是什么？
更新時(shí)間：2025-02-08 點(diǎn)擊次數(shù)：181次
ICP 電感耦合等離子體光譜儀的工作原理主要基于高頻電磁感應(yīng)產(chǎn)生等離子體以及原子的激發(fā)與發(fā)射光譜，具體如下：
等離子體的產(chǎn)生
高頻電磁場(chǎng)的建立：儀器的高頻發(fā)生器產(chǎn)生高頻電流，一般頻率在兆赫茲級(jí)別，如 27.12MHz 或 40.68MHz 等。該高頻電流通過感應(yīng)線圈，在其周圍產(chǎn)生高頻交變電磁場(chǎng)。
氣體電離：在炬管中通入氬氣等惰性氣體，在高頻電磁場(chǎng)的作用下，氣體中的少量自由電子被加速，獲得足夠的能量后與氬原子發(fā)生碰撞，使氬原子電離，產(chǎn)生更多的電子和離子，形成等離子體。這個(gè)過程類似于閃電使空氣電離的原理。
維持等離子體：持續(xù)的高頻電磁場(chǎng)不斷為等離子體中的帶電粒子提供能量，使等離子體中的電離、復(fù)合等過程達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，從而維持穩(wěn)定的等離子體狀態(tài)。等離子體具有高溫、高能量密度等特性，溫度可達(dá) 6000 - 10000K。
樣品的引入與蒸發(fā)
原子的激發(fā)與電離
原子化：固態(tài)顆粒中的樣品在等離子體的高溫作用下，迅速熔化、蒸發(fā)并解離成原子。
激發(fā)與電離：處于高溫等離子體中的原子進(jìn)一步與等離子體中的高能粒子（如電子、離子等）發(fā)生碰撞，原子獲得能量，其外層電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。部分原子由于獲得的能量足夠高，其外層電子會(huì)脫離原子，使原子電離成為離子。處于激發(fā)態(tài)的原子和離子都不穩(wěn)定。
光譜的發(fā)射與檢測(cè)
光譜發(fā)射：激發(fā)態(tài)的原子和離子會(huì)迅速回到基態(tài)，在這個(gè)過程中，它們以光的形式釋放出多余的能量，產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的光譜線。不同元素的原子和離子具有獨(dú)-特的能級(jí)結(jié)構(gòu)，因此發(fā)射出的光譜線波長(zhǎng)也不同，這些光譜線就像元素的 “指紋"，可以用于識(shí)別元素。
光譜檢測(cè)：發(fā)射出的光譜通過光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)綑z測(cè)器，如電荷耦合器件（CCD）或光電倍增管（PMT）等。檢測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并記錄下不同波長(zhǎng)處的光強(qiáng)。
數(shù)據(jù)處理：儀器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)器記錄的電信號(hào)進(jìn)行分析和處理，根據(jù)光譜線的波長(zhǎng)確定樣品中存在的元素種類，根據(jù)光譜線的強(qiáng)度與元素濃度的關(guān)系，通過校準(zhǔn)曲線等方法計(jì)算出樣品中各元素的含量。
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