IRIS/AP等离子光谱仪的组成原理及其接地问题

    电感耦合等离子体原子发射光谱法,即ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic EmissionSpectrometry)法,是以电感耦合等离子炬为激发光源的一种光谱分析方法。由于此法具有检出限低、准确度及精密度高、分析速度快、线性范围宽,以及多元素和多谱线同时测定等优点,在国外已成为一种广泛在环保、地质、生物医学、金属等学科中分析测试样品的一种普遍应用的方法。我国从70年代中期开始研究ICP-AES法。现已在环境监测、地质探矿、商品检验及科研等各领域得到了较为广泛的应用。

    三明市环保局为适应新形势下环境监测的需要,97年从美国热电隹尔—阿许(TJA)公司引进了一套具有90年代世界先进水平的全谱直读等离子体光谱分析仪(IRIS/AP ICP),使环境监测综合能力上了一个新的台阶。

    2　IRIS/AP ICP的基本组成和作用原理

    2·1　基本组成

    IRIS/AP ICP光谱仪是美国TJA公司90年代的最新产品,是采用水平炬管的一种全谱直读式光谱仪,它既具备了单道扫描的功能又具有多道型ICP光谱仪的快速和准确的特点,主要由五大部分组成。如图1所示。

    (1)光谱仪主机(main spectrometer unit),包括由计算机控制的分析谱线从175-900nm的多色仪系统和进样系统等。

    (2)全自动电感耦合等离子体发射源(RF emis-sion source)

    (3)冷却系统(refrigeration and cooling unit)

    (4)数据处理主计算机系统(data acquisitioncenter)

    (5)电源单元(power unit)

    2·2　作用原理

    样品进样系统的蠕动泵提升进入光谱仪,通过激发光源等离子体火炬时,被测元素将被瞬间激发,从基态跃迁到激发态,而后又迅速返回到基态。这时,不同的元素将发射出不同波长的特征光谱线,特征光谱线的强度又与元素的含量成正比。特征光谱线经过透镜、狭缝、中阶梯光栅等光学部件后照射到电荷注入式检测器CID上,由CID检测器将不同特征的光谱线及其强度转换成电信号输出。

    电荷注入式检测器(CID)是TJA公司独家专利检测器,它是在一块28×28mm的芯片上集成了512×512(262144)个检测感光点阵列,这26万个感光点阵列中的每一个都相当于一个光电倍增管,将样品中所有元素的所有谱线(170-900nm)一根不漏地记录下来。通过计算机处理,实现了对样品中多元素和一个元素的多条谱线的同时定性定量分析。

    RF高频激发采用晶体振荡型激发源,振荡频率为27·12MHz,直接耦合,输出功率750~1750W,由计算机自动调节。由于引入了双补偿系统,而使功率输出的稳定性优于±0·01%,频率稳定性优于±0·004%,并设有关门、氩气压力、冷却水流速、通风等安全联锁装置,确保操作安全。