实验室电感耦合等离子体发射光谱仪分光装置
一、平面光栅光谱仪
与ICP光源配用的平面光栅光谱仪有两种，水平对称成像的艾伯特法斯梯( Ebert-Fastic)光学系统和切尔尼特纳( CzernyTurner)系统。
1)艾伯特法斯梯平面光栅光谱仪
它是顺序扫描型ICP光谱仪常用的一类分光装置。这种装置是1889年首先由 Ebert(艾伯特)提出，1952年法斯梯加以发展。装置的原理见图1。它利用一块大的凹面反射镜的不同部位，作为准直镜和物镜。由于入射狭缝和出射狭缝对称分布于光轴的两侧，使第一镜面产生的像差可在很大程度为第二个镜面所补偿，彗星像差可以消除，但球差不能消除。这种装置可在较宽的光谱范围内获得清晰而均匀的谱线。它结构紧凑，改变波长比较方便。
图1 艾伯特法斯梯平面光栅光谱仪原理
1一入射狭缝；2一出射狭缝；3-光电倍增管；4一凹面反射镜；5—光栅
2)切尔尼-特纳平面光栅光谱仪
另一种ICP光源常用的分光装置是切尔尼特纳平面光栅分光装置。这种装置是1930年由Czerny-Turner(切尔尼-特纳)提出的。它是艾伯特装置的一种改型。它采用两个凹面反射镜，一个把入射狭缝来的光变成平行光反射到光栅，即起准直镜的作用。另一块反射镜把光栅衍射的光谱聚焦到出射狭缝。由于像差得到补偿，可以获得较好的成像质量。这种装置在ICP顺序扫描光谱仪中得到广泛的应用。
图2中汞灯用于校准仪器波长；滤光片用于分开不同光谱级的重叠；三个光电倍增管光阴极灵敏区不同，分别用于不同波长区测量。
图2 切尔尼-特纳光谱仪原理
1-ICP光源 汞灯；3一滤光片(分级用)；4一入射狭缝；5一准光镜；
面光栅；7一聚光镜；8-平面反射镜；9一出射狭缝；10—光电倍增管
二、凹面光栅光谱仪
在1980年以前，主要用凹面光栅光谱仪作为ICP光源的检测器。凹面光栅ICP光谱仪称多通道ICP光谱仪。由ICP光源发出的光经聚光镜和入射狭缝后射到光栅上，经光栅衍射后的单色光按波长不同分别经出射狭缝进入光电倍增管检测器。光电倍增管和出射狭缝一般由约48个，个别仪器的出射狭缝可达70个。
凹面光栅光谱仪的特点是不需要借助单独的成像系统以形成光谱，不存在色差。也不用聚焦系统，使光的吸收和反射显著降低。故可以用于真空紫外和近红外。但其像散比较严重。由于空间的限制，可安装的出射狭缝有限，限制了可测分析谱线数目和元素数目。此外，采用固定通道和狭缝，灵活性欠佳。近年此类仪器已逐渐退出ICP光谱领域。
三、中阶梯光栅光谱仪
中阶梯光栅光谱仪最初用于直流等离子体光源的检测。20世纪90年代开始出现的固体检测器(CCD,CID)多配用中阶梯光栅光谱仪，因而使它成为 ICP-AES领域应用渐多的分光器。
图3 典型的中阶梯光栅光谱仪原理图
由ICP发出的光经反射镜进入狭缝后，经准直镜成平行光后射至中阶梯光栅上。分光后再经棱镜分级和聚焦射到出射狭缝和检测器上。由中阶梯光栅光谱仪获得的光谱与平面光栅光谱仪不同，它是由多级光谱组成的二维光谱。
