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实验室分析仪器--电感耦合等离子体发射光谱仪干扰效应

2022.1.25

干扰效应是指干扰因素对分析物测定的影响。ICP光源的干扰效应可以依据其产生干扰的机理分为如下几类:物理干扰、化学干扰、电离干扰、光谱干扰、激发干扰。

 

一、物理干扰

试液物理特性不同导致的干扰效应称为物理干扰,又称物性干扰,主要由分析样品溶液黏度、表面张力及密度差异引起谱线强度的变化。物理干扰主要表现为酸效应及盐效应。

 

1)酸效应

在ICP光谱技术中,主要使用气动雾化器将样品溶液雾化为气溶胶。气动雾化器的雾化进样量(又称提升量)及气溶胶颗粒的大小均与试样溶液的物理特性有关,其关系式在第3章中已介绍过。标准溶液及样品溶液在制备过程中均需加一定量的无机酸以防止分析物的水解和沉淀。由于各种无机酸的黏度、密度等物理性质不相同,加入量不同时引起所谓“酸效应”。即溶液酸度值及酸类型不同将影响谱线强度。酸效应是以有酸时谱线强度与无酸时(去离子水溶液)谱线强度比表示。含酸溶液的提升率及元素谱线强度均低于水溶液样品;随着酸度的增加谱线强度显著降低;各种无机酸对谱线强度的影响按下列顺序递增:HCl<HNO3<HClO4<H3PO4<H2SO4。

 

2)盐效应

物性干扰的另一种表现为盐效应。溶液的黏度等物理性质均随溶液含盐的增加而增大,从而影响溶液的进样量、雾化效率及气溶胶传输效率并最终影响谱线强度。随着溶液中盐量的增加及物理性质的改变,溶液的提升量及谱线强度逐渐降低其影响十分显著。用蠕动泵强制进样虽能降低溶液提升量的波动幅度,但含盐量对进样效率及谱线强度的影响不能消除。消除盐效应的根本方法是基体匹配法,保持标准溶液和分析溶液有相同的含盐量。

 

应该指出,造成盐效应的机理不仅是溶液物理性质的原因,还有其他多种因素共同造成谱线强度降低。含盐量对谱线强度的影规律也不完全相同。

 

二、化学干扰

化学干扰又称“溶剂蒸发效应”,是在火焰火源经常发生的干扰效应。ICP光源中的化学干扰,比通常的火焰光源中要轻得多,但在某些特殊体系和分析条件下仍有化学干扰现象存在。一定条件下可以不考虑化学干扰,对测定的准确度不会产生显著影响。

 

三、电离干扰

易电离元素进入ICP后,使电子密度增加,从而使电离平衡M⇌ M++e-向电中性原子移动,于是离子浓度降低,而原子浓度升高。谱线强度也相应收到影响。在火焰光源中电离干扰比较严重,在ICP光源中这种影响弱很多,但仍然存在。

 

为了消除ICP光谱分析中的电离干扰,首先要选好分析条件采用适当的观测高度,并选择较高的高频功率和较低的载气压力及流量,有利于抑制电离干扰。另外,也可采用分析样品和标准样品中加入同样的碱金属,来补偿电离干扰的影响。适当选择分析谱线是降低电离干扰的最简便方法。

 

四、光谱干扰

光谱干扰在ICP发射光谱光源中比化学火焰光源中要严重在一般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。另外,ICP光源还发射连续光谱背景及某些分子光谱带,建立分析方法时在选择分析线和校正光谱干扰往往花费很多工作量。为了获得准确可靠的数据,必须重视ICP光源的光谱干扰问题。

 

根据光谱干扰产生的特点,光谱干扰分四种类型,如图所示。

 干扰.jpg

 

1)简单平滑光谱背景

分析线谱峰被平滑背景叠加后,平行向上移动。采用离峰单点校正法,可以准确地扣除光谱背景引起的干扰。即在谱峰一侧或两侧测出背景强度值,从含有背景值的峰值强度中扣除之。

 

2)斜坡背景

这类光谱背景随波长渐变的,但其变化是线性的。用离峰左右两点法可以对其进行准确校正。即在谱峰两侧等距离地测定两处背景强度,然后取其平均值从峰值强度的测量值中扣除之。

 

3)弯曲背景

分析线处在共存元素高强度谱峰的一翼,形成渐变弯曲斜坡背景。如果分析线强度较大,则仍可按线性斜坡背景的扣除法进行校正。但如果分析线强度较低,则这种校正背景方法误差太大,会给出错误的分析数据。为了准确校正弯曲斜坡背景,要用多个离峰测点准确地描绘光谱背景,然后扣除背景值。对于这种光谱背景的校正,用在峰法或差谱法是很简便的。即用不含待测元素的溶液(含有等量形成光谱干扰的元素)在峰测出背景值,然后从样品中扣除之。

 

4)复杂结构背景及谱线重叠

这种光谱背景通常由分子谱带或谱线混合叠加形成。对于这种背景,采用空白溶液校正法是比较有效的。简单的离峰单点或两点法校正往往得出错误的结果,单单根据一幅样品溶液的谱图无法得知峰谱下光谱背景的真实情况。


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