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ICP光谱仪分析中的光谱干扰机理

2020.6.10

光谱干扰在ICP发射光谱仪分析中占有最重要的地位，在一般的光谱仪工作的波长范围内约有数十万条光谱线，经常会出现不同程度的谱线重叠干扰。此外，ICP光谱仪光源还发射连续光谱背景以及某些分子光谱带，建立分析方法时在选择分析线和校正光谱干扰往往要花费很多工作量。为了获得准确可靠的数据，必须重视ICP光谱仪的光谱干扰问题。在ICP光谱仪分析中，有以下几种类型的光谱干扰不能忽视：

(1) 谱线变宽引起的光谱干扰

在ICP光源中，引起谱线变宽的外界因素主要有：

①多普勒变宽(又称热变宽)是由原子无规则运动造成的。

②碰撞变宽

原子或离子与中性粒子或带电粒子碰撞引起变宽。在ICP光谱仪分析中中有三种：

a共振变宽：同种原子相互碰撞引起的谱线变宽。b范德华交宽：痕量元素的粒子与氩的中性原子碰撞引起的谱线变宽。c斯托克变宽；在电场作用下，带电粒子碰撞引起的谱带变宽。

(2)复合辐射引起的光谱干扰．复合辐射是电子被离子俘获过程中，以辐射形式释放能量产生的连续光谱，它的强度随着电子密度的升高而急剧增加。氩等离子体中电子密度较大，故要考虑这种背景的影响，特别是对痕量元素的分析。

(3)基体元素的强烈发射造成的散射光引起的光谱干扰。最典型的是灵敏度较高的碱土金属Ca、Mg在高浓度时由于强烈发射造成的散射效应对邻近谱线的影响，散射光使背景加深，从而降低了信噪比。

(4)分子光谱的干扰。主要是分子的吸收干扰，即在原子化过程中生成的气体分子氧化物及盐类分子对辐射吸收而引起的干扰。以前有不少文献对以酸根离子溶液作介质对某种元素的分子吸收干扰作了研究，但很少有人系统地研究对重金属的分子吸收干扰。而我们在实际工作中很有必要了解这一干扰。常见的有分子光谱对200nm以下的分折线的干扰，OH分子在281.0～294.5 nm和306.4-324.5的区域发射的分子光谱对分析线的干扰。

事实上，几乎每种元素的分析线均受到程度不同的光谱干扰，其主要形式有：

①分折线落在带状光谱上。

②分析线与干扰线的波长略有不同，谱线部分重叠。

③分析线与干扰线具有基本相同的波长，谱线几乎完全重叠。

ICP光谱仪分析中的光谱干扰还包括背景干扰，与谱线重叠干扰。如果在原子化阶段有高浓度基体挥发出来，以气态分子盐微粒，“烟雾”等形式存在于炬管中，则会产生分子吸收和光散射引起的假信号，把这种信号称为背景吸收。背景干扰是指由连续发射形成的带状光谱叠加在分析线上而构成的干扰。其来源主要有：电子-离子复合辐射，轫致辐射，分子辐射，杂散光的影响等。谱线重叠干扰是指另一元素的谱线重叠或部分重叠在别的元素的分析线上而形成的干扰。

光谱背景的增大，不仅降低谱线强度与背景的比值，也会使分析校正曲线发生平移或弯曲，这将严重影响定量分析的结果。显然，背景干扰与谱线重叠干扰均为ICP发射光谱仪中的固有问题，ICP光谱仪分析法要成为一种理想的分析技术，必须研究与解决光谱干扰问题。

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