ICP的行成条件及过程
ICP的行成条件及过程
形成稳定的ICP炬焰需要四个条件：高频高强度的电磁场、工作气体（持续稳定的纯氩气流，纯度要求为99.99%以上）、维持气体稳定放电的适应炬管以及电子-电离源。
石英外管和中间管之间通10~20L/min的氩气，其作用是作为工作气体形成等离子体并冷却石英炬管，称为等离子体气或冷却气；中间管和中心管通入0.5~1.5L/min氩气，成为辅助气，用以辅助等离子体的形成，在形成等离子炬后可以关掉；中心管通载气用于导入试样气溶胶。
形成ICP焰炬通称为点火。点火分为三步：第一步是向外管及中管通入等离子体和辅助气，此时中心管不通气体，在炬管中建立氩气气氛；第二步向感应圈接入高频电源，一般频率为7~50MHz，电源功率1~1.5kW，此时线圈内有高频电流I及由它产生的高频电磁场。第三步是用高频火花等方法使中间流动的工作气体电离，产生的离子和电子再与感应线圈所产生的起伏磁场作用。这一相互作用使线圈内的离子和电子沿图中的封闭环路流动；它们对这一运动的阻力则导致欧姆加热作用。由于强大的电流产生高温，是气体加热，从而形成火炬状的等离子体。
形成等离子体的具体过程为：在感应线圈上施加高频电场的同时，用高频火花等使部分等离子体工作气体电离，产生带电粒子在高频交变电磁场的作用下做高速运动，碰撞气体原子，使之迅速、大量电离，形成雪崩式放电，电离的气体在垂直于磁场方向的截面上形成闭合环形的涡流，在感应线圈内形成相当于变压器的次级线圈并同相当于初级线圈的感应线圈耦合，这种高频感应电流产生的高温又将气体加热、电离，并在管口形成一个火炬状的稳定的等离子体焰炬。
样品在ICP源中的激发过程为：液体样品经过雾化成气溶胶，然后脱溶（固体样品经导入）；成为固体颗粒后到达激发源，在激发源中固体颗粒被进一步气化变成分子形态；分子经激发解离成为原子，同时光子发射——原子发射线；原子在经进一步激发离子化变为离子，在此过程中伴随光子发射——离子线。
原子线（Atomic line）——原子外层电子被激发；离子线（Ionic line）——原子被电离，离子外层电子被激发。所以ICP-OES（Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer）等同于ICP-AES（Inductively Coupled PlasmaAtomic Emission Spectrometer）。
在感应线圈以上15~20mm的高度上，背景辐射中的氩谱线很少，故光谱观察在这个区域上进行。ICP中心通道的预热区温度较低，试液气溶胶在此区内首先脱水（去溶剂）形成干气溶胶颗粒。干气溶胶颗粒向上移动进入高温区，分析物开始分解和原子化，激发发光。此区域温度很高，发射很强的光谱背景，分析线的信背比不佳，不在此区域取光测定。分析物在中心通道继续上移进入正常分析区。当试样原子抵达观察点时，它们可能已在4000~8000K温度范围内停留了约2ms时间。这个时间和温度大约比在火焰原子化中所用的乙炔/氧化亚氮火焰大2~3倍。因此，原子化比较安全，并且减少了化学干扰的产生。
