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实验室分析仪器--电感耦合等离子体光源的发展历程

2022.1.25

ICP-AES(inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry)分析技术发展开始于20世纪60年代,至今已发展成为原子发射光谱分析应用最为广泛的光谱分析技术。


关于ICP光源的出现,文献上认为1884年W. Hittorf发现高频感应在真空管内产生的辉光,是等离子放电的最初观察。至1942, Babat才实现了常压下的Ar-ICP放电。


但是,具有光谱分析意义的发现,应自1961年T.B.Reed设计的三层同心石英管组成的等离子炬管装置,和从切线方向通入冷却气,得到在大气压下类似火焰形状的高频无极放电装置开始,并预示其作为发射光谱分析光源的可能性。至今常规ICP的炬管与T.B.Reed的装置没什么本质区别,而切线方向进气所产生的涡流效应被称为Reed效应,是实现ICP光源稳定放电的重要条件。


1962年美国V.A. Fassel Greenfield首次开始ICP-AES分析法的研究S.Greenfield 于1964年和R.H.Wendt、VA.Fassel于1965年分别发表了ICP在原子光谱分析上的应用报告。前者指出了ICP光源没有基体效应,后者指出ICP光源是一种有效的挥发-原子化-激发-电离器(VAEI)。1976年V.A. Fassel将ICP-AES用于有机试样的分析,测定了润滑油中轴承磨损的金属含量。


1969年出现了ICP-AFS装置。20世纪70年代出现了荷兰、法国、英国、美国4种流行的ICP仪器系统,开始应用于原子发射光谱光源。特别是美国 Fassel型装置,成为后来ICP-AES仪器的主要设计类型。

 

1975年出现了第一台ICP-AES同时型(多道)商品仪器,1977年出现了顺序型(单道扫描)商品仪器,此后,ICP-AES仪器在分析实验室中的应用显著增多,迎来了ICP-AES分析技术的发展高潮。


1993年出现中阶梯(echelle)光栅-棱镜双色散系统与面阵式固体检测器相结合的ICP-AES商品仪器。这一新型仪器以高谱级光谱线实现仪器的高分辨,极大地改变了传统光谱仪器的光学结构;采用电荷注入器件(charge injection device,CID)或电荷耦合器件(charge couple device,CCD)检测器,实现多谱线同时测定,具有全谱的直读功能,使发射光谱分析方法进入了一个新的发展时期。


进入21世纪以来,ICP-AES仪器的功能得到迅速提高,仪器的灵敏度比20世纪80年代初期文献报道的提高了1个数量级以上。随后相继推出各种分析性能好、性价比越来越有优势的商品化仪器,使ICP-AES分析技术逐渐成为元素分析的常规手段。


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