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ICP 形成原理

2018.2.28

  当高频发生器接通电源后,高频电流I通过感应线圈产生交变磁场(绿色)。

  开始时,管内为Ar气,不导电,需要用高压电火花触发,使气体电离后,在高频交流电场的作用下,带电粒子高速运动,碰撞,形成“雪崩”式放电,产生等离子体气流。在垂直于磁场方向将产生感应电流(涡电流,粉色),其电阻很小,电流很大(数百安),产生高温。又将气体加热、电离,在管口形成稳定的等离子体焰炬。如图1。

图片.png

  图1

  ICP形成原理

  ICP焰明显地分为三个区域:

  (1)焰心区,不透明,是高频电流形成的涡流区,等离子体主要通过这一区域与高频感应线圈耦合而获得能量,该区温度高达10000K;

  (2)内焰区位于焰心区右方,一般在感应圈右边10-20mm左右,呈半透明状态,温度约为6000-8000K,是分析物原子化、激发、电离与辐射的主要区域;

  (3)尾焰区在内焰区右方,无色透明,温度较低,在6000K以下,只能激发低能级的谱线。

  ICP具有以下特点:

  (1)温度高,惰性气氛,原子化条件好,有利于难熔化合物的分解和元素激发,有很高的灵敏度和稳定性;

  (2)“趋肤效应”,涡电流在外表面处密度大,使表面温度高,轴心温度低,中心通道进样对等离子的稳定性影响小。能有效消除自吸现象,线性范围宽(4~5个数量级);

  (3)ICP中电子密度大,碱金属电离造成的影响小;

  (4)Ar气体产生的背景干扰小;

  (5)无电极放电,无电极污染;

  (6)ICP焰炬外型像火焰,但不是化学燃烧火焰,气体放电;

  (7)对非金属测定的灵敏度低,仪器昂贵,操作费用高,这是ICP的缺点。

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