燃时间 4.电感耦合高频等离子体(ICP) ICP光源是20世纪60年代研制的新型光源,由于它的性能优异,70年代迅速发展并 获广泛的应用 ICP光源是高频感应电流产生的类似火焰的激 发光源.仪器主要由高频发生器、等离子矩管 雾化器等三部分组成,见图58。高频发生器的作 用是产生高频磁场供给等离子体能量。频率多 西}口 为27~50MHz,最大输出功率通常是2~4kW ICP的主体部分是放在高频线圈内的等离子 图58ICP-ABS系统方框图 矩管,见图59。在此断面图中,等离子矩管(图 1一试样溶液2—喷雾器3一加热室 4一冷凝室5-等离子矩管6-感应圈中G)是一个三层同心的石英管,感应线圈S为 7一等离子体焰炬8—高频发生器 2~5匝空心铜管 9—透镜10一光谱仪 等离子矩管分为三层。最外层通Ar气作为 温度 冷却气,沿切线方向引人,可保护石英管不被烧 ≈60毁。屮层管通入辅助气体A气,用以点燃等离 子体。中心层以Ar为载气,把经过雾化器的试 样溶液以气溶胶形式引入等离子体中 8000K 当高频发生器接通电源后,高频电流Ⅰ通过 ≈10000K 线圈,即在矩管内产生交变磁场H,矩管内若是 导体就产生感应电流。这种电流的流线呈闭合 的涡旋状即涡电流,为图中虚线P.它的电阻很 小,电流很大(可达几百安培),释放出大量的 热能(达1000K)。电源接通时,石英矩管内为A 气,它不导电,用高压火花点燃使矩管内气体电 离。由于电磁感应和高频磁场H,在时间变化上 成比例的电场在石英管中随之产生,电子和离 图59ICP光源 子被电场加速,同时和气体分子、原子等碰撞,使 一交变磁场1一高频电流 更多的气体电离,电子和离子各在相反方向上在 P一涡电流S一感应线圈 矩管内沿闭合回路流动,形成涡流,在管口形成 G一等离子矩管 火炬状的稳定的等离子焰炬。 等离子焰炬外观像火焰,但它不是化学燃烧火焰而是气体放电。它分为三个区域(见图 59): (1)焰心区感应线圈区域内,白色不透明的焰心,高频电流形成的涡流区,温度最高达 10000K,电子密度也很高。它发射很强的连续光谱,光谱分析应避开这个区域.试样气溶胶 在此区域被预热,蒸发,又称预热区 (2)内焰区在感应圈上10~20mm左右处,淡蓝色半透明的炬焰,温度约为6000 8000K。试样在此原子化激发,然后发射很强的原子线和离子线,这是光谱分析所利用的区 域称为测光区。测光时在感应线圈上的高度称为观测高度 11