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实验室分析仪器--电感耦合等离子体发射光谱仪通用炬管

2022.1.25

ICP光源由高频电源和ICP炬管构成,而炬管的结构和特性对分析性能有更大的影响,是ICP光谱装置的核心构件。

 

材料物理学家为拉制氧化锆单晶体需要,首先设计了由三个同心石英管组成的等离子体炬管。光谱学家 Greenfield和 Fassel参照Reed的炬管分别设计了两种用作光谱分析的炬管,通常被称为Fassel炬管和 Greenfield炬管。

 

Fassel炬管.png 

图1 Fassel炬管

 

上述两种炬管都成功地用于光谱分析,并有相近的检出限,但其结构和使用条件仍有显著差别。

(1) Fassel炬管的外管外径为20mm,外管内径为18mm。而Greenfield炬管直径较大,一般为22~28mm。

(2) Fassel炬管中心管孔径1.0~1.5mm,而 Greenfield炬管中心管直径为(2.0±0.1)mm。

(3) Fassel炬管运行功率为0.8~1.6kW,而 Greenfield炬管需在较高功率下运行,一般为1.4~4.0kW。

(4) Fassel炬管用10~18L/min氩气冷却,而 Greenfield则可用20~70L/min氮气冷却,辅助气和进样雾化气仍用氩气。

(5) Greenfield炬管所形成的等离子体有较强的稳健性,可允许在高含量试液运行,进样管混入空气也不会熄灭等离子体。

 

Fassel炬管因其节省气体和电能而被广泛采用,Greenfield炬管只在少数ICP光谱仪上被采用。

 

实际应用的 Fassel炬矩管,一种是一体化的石英炬管,它是由透明石英管烧制而成;另一种是组合式石英炬管,它是将三支石英管插在经精密加工的基座上。两种炬管均有广泛应用,各有优缺点。前者容易装卸,各部尺寸及相对位置均精密固定。后者在三支石英管中任一支损坏时,可单独更换,不会报废整个炬管。

 

 炬管.jpg

图2 左为一体化石英炬管,右为组合式石英炬管

 

不论何种ICP炬管,都是由三支同心石英管组成的,也都有三个进气管,分别进三股气流:冷却气、辅助气及载气。冷却气又称为等离子体气。载气又称进样气或雾化气,它把试液雾化并把气溶胶送入ICP光源。

 

理想的ICP炬管应该易点燃,节省工作气体及炬焰稳定。通用ICP炬管不足之处是耗气量大,降低冷却气流量又易烧毁炬管。


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