等离子体发射光谱和质谱法测定
环境样品中重金属研究
项目承担单位：国家电化学和光谱研究分析中心
项目完成人：陈杭亭宋雪洁谢文兵段太成刘杰
随着生产力的飞速发展，已有文献报道，土壤环境中的重金属含量近一个世纪来有了明显增加，重金属输入量增高，土壤中累积量不断增大；人们对生活质量要求的不断提高又要求通过食物链摄入的重金属总量受严格的控制，这对矛盾日益尖锐化。本项目针对工农业生产环境的评价、污染控制的要求，采用多种原子光谱方法开展了准确、快速、简便的环境样品（主要是土壤样品和水）中痕量和超痕量重金属分析方法研究。
针对土壤、植物类样品，设计了酸法提取、HF酸赶SiO2、微波高压消解等多种处理方法；用等离子体原子发射光谱、等离子体质谱、原子荧光光谱方法分别测定，并对测定结果进行比较。针对不同的仪器分析方法，优化了工作参数，考察了分析元素间的干扰情况，并采取了简单、易行的消除干扰或补偿的方法。
完成了包括As、Hg、Pb、Cd、Cr、Be、Tl等公认有害元素在内的16种金属元素原子光谱法的定量测定。
本方法已应用于吉林省通化市委组织部的扶贫项目“无公害中草药种植基地”的土壤中重金属测定和长春市高新技术开发区环境评估项目（表层土、深层土和地表水、地下水中重金属含量测定），取得了满意的结果。
一、实验部分
1. 仪器与试剂
等离子体发射质谱仪（美国TJA 公司POEMS型），原子吸收光谱仪（美国P-E公司800型）， AFS-920双道原子荧光仪（北京吉天仪器有限公司），微波消解仪和，高压釜，恒温箱。
实验用HSO4、HNO3、HCl、HClO4和HF等均为优级纯试剂，硫脲、抗坏血酸、KBH4、KOH、盐酸羟胺等为分析纯试剂，As和Hg 标准溶液（100μg/mL，北京钢铁研究总院），
溶液作Hg保其他元素标准溶液均由光谱纯金属或金属氧化物配制而成。以50g/L KMnO
4
304
护剂。水为去离子水经石英亚沸蒸馏。
2. 样品处理
2.1土壤样品处理
土壤样品100℃烘箱中烘干，研钵研细（100目），准确称取0.5g于PTEF溶样杯中，分别加2mL HNO
，6mL HCl,摇匀，于100℃加热仪中加热约1h，至反应不剧烈，取出，
3
加1.5mL 二次蒸馏水,微波消解，程序见表1。密封消解罐冷却，样品中分别加5% 硫脲-5% 抗坏血酸5mL,待反应结束后，将样品定容至25mL，同时平行制备试剂空白3份。待测。
表1 微波消解样品控制程序
阶段压力（MPa）时间（s）
1 0.5 60
2 1.0 60
3 1.5 90
4 2.0 180
2.2水样处理
现场取泥水样装在瓶中静置沉淀24h,取上层水样，经滤纸过滤后移取200mL于烧杯中水浴中加热，加2mL HCl酸化，蒸发至约40mL转入50mL容量瓶中，加5mL 5% 硫脲-5%
,以水定容，放置20min，待测。
抗坏血酸和1mL50g/L KMnO
4
二、结果及讨论
1. 原子发射光谱法测定土壤中重金属元素
1.1 POEMS型光谱仪工作参数
功率 1150 W，同心雾化器，漩流雾室，工作气流 14 L/min，辅助气流1.0 L/min，载气流0.52 L/min，观察高度 9mm，样品提升率 1.46mL/min,曝光时间：短波 5s长波8s。
1.2 元素谱线、标准溶液浓度和检出限
本实验选用元素谱线、标准溶液浓度和检出限见表2。
305
表2 元素谱线、标准溶液浓度和检出限
1.3 不同样品处理方法测定土壤重金属结果的比较
方法1：准确称取GSS-2样品0.2g左右于聚四氟乙烯坩埚中，加3mL HNO
3
，1mL
HClO
4,3mL HF，混匀，于180℃电热板加热3h；然后，开盖蒸发，补加1mL HNO
3
，
5mL HClO
4,1mlHF，继续加热至HClO
4
白烟冒尽，再加0.5mL H
2
O
2
，蒸干后定容至10mL。
以ICP-AES测定。
方法2：准确称取GSS-2样品0.2g左右于高压釜中，加入3mL HNO
3
，0.5mL
HClO
4,3mlHF，混匀，置于130℃恒温箱中3-4h。取出，加入3mL HNO
3
，0.5mL HClO
4
,3mL
HF，蒸发至HClO
4
冒白烟尽，定容至25mL，待测。
表3 方法1和方法2处理GSS-2 ICP-AES测定结果
元素标准参考值方法1测得值方法2测得值
Al 54.6（㎎/g）68.7 7.16
B 36（μg/g）—469
Ba 930（μg/g）779 330
Cr 47（μg/g）55.4 43.9
Cu 16.3（μg/g） 6.77 12.3
Fe 29.1（㎎/g）26.2 21.9
Mg 62.4（㎎/g）7.0 2.16
Mn 510（μg/g）484 341
Ni 19.4（μg/g）18.4（MS测）19.5
P 446（μg/g）345 319
Sr 187（μg/g）157 27.7
Ti 2.71（㎎/g） 2.71 2.48
Zn 42.3（μg/g）36.1 27.4
Co 8.7（μg/g）7.45 6.15
Pb 20.0（μg/g）27.8 41.2
由表3中结果可看出，方法1消解结果较好，可用于常见重金属（如：Al、Ba、Sr、Co、Fe、Mn、Ni、Pb等）的分析。方法2所得的Cu、Ni结果较法1好。但As、Sb、Hg、
306
Bi、Cd、Sn等的测定结果不理想。
方法 3：分别准确称取GSS-2、GSS-4、GSS-5、GSS-6样品0.2g左右于聚四氟乙烯
坩埚中，加5mL HNO
3，2mL HClO
4
,2mL HF，混匀，于160℃电热板加热4h。然后，降至
110℃，开盖蒸至近干，再加1mL HClO
4
，定容至10mL, 待测。
表4 方法3处理系列国家土壤标准样品 ICP-AES测定结果
由表4可看出，常见金属元素除Cr外，测得值与标准参考值符合较好，高含量的As、
Pb测得值也符合较好，因此，该法可用于土壤中高含量或常见金属元素和大部分重金属元素的测定。
方法4：分别准确称取GSS-4、GSS-5样品0.2g左右于聚四氟乙烯坩埚中，加6mL HNO
3
，
2mL HCl,2mL HClO
4
,3mL HF，混匀，静置过夜。次日于140℃电热板上加热，待余酸较少
时，加HF，再加热，再加HClO
4
2mL,定容至10mL,待测。
表5 方法4处理GSS-4、GSS-5土壤标准样品ICP-AES测定结果
元素 GSS-4 GSS-5
测量值参考值测量值参考值
Al（㎎/g）18.3 124±4187 114±1
Co（μg/g）23.6 22.3±316.2 12±2
Cr（μg/g）390 370±24253 118±10
Cu（μg/g）31.7 40±4126 144±9
Fe（㎎/g）67.3 72.1±1.188.2 88.2±1.9
Mg（㎎/g） 1.61 2.94±0.42 5.71 3.66±0.48
Mn（㎎/g） 1.29 1.42±0.12 4.04 1.36±0.12
Ni（μg/g）44.5 64±734.4 40±5
Pb（μg/g）30.1 58±7446 412±24
Sn（㎎/g） 1.05 0.006 1.39 0.018
Ti（㎎/g）12.3 10.8±0.5 6.42 6.29±0.32
Zn（μg/g）140 210±19427 494±39
307
表5与表3中Sn的结果明显偏高，可能是谱线干扰引起的。该法As的测定明显较方法3差，但Cr、Cu、Pb的测定结果却较之好。
2. 氢化物发生原子荧光光谱法同时测As、Hg
2.1A FS-920双道原子荧光仪工作参数
空心阴极灯电压：270V；As灯电流：40mA；Hg灯电流：30mA；原子化器高度：8cm；载气流量：0.3L/min；屏蔽气流量：0.7L/min。
2.2氢化物发生反应条件
载流：5% HCl；还原剂：2%KBH
4
-0.5%KOH；As使用标准：100ng/mL；Hg使用标准：5ng/mL。
2.3 原子荧光光谱法测定As、Hg结果
从以上结果可见，采用王水微波消解土壤样品，大多数元素结果令人满意。高含量As、Hg测量值也可满足实际要求，但大多数实际样品中As、Hg含量很低（尤其是Hg），采用原子发射光谱法一般无法检出。原子荧光光谱法是对As和Hg灵敏度极高的分析方法。本实验采用1.2节处理方法，测得的结果见表6。
表6 AFS方法测定系列国家土壤标准样品中As、Hg结果
标准样品 As（μg/g）Hg（ng/g）
测得值标准值测得值标准值
GSS-2 15.7 13.7±1.8 30 15±4
GSS-3 3.1 4.4±0.9 142 60±6
GSS-4 67 58±8 609 590±80
GSS-5 398 412±24 325 290±40
GSS-6 214 220±21 141 72±11由表中结果可看出，此王水体系微波消解-AFS法测定土壤中高低含量的As是完全可行的。对于高含量的Hg，测得值与标准参考值吻合很好，但低含量的Hg，测得值较参考
值高。实验初曾以王水+H
2O
2
作为消解体系，所得结果与以王水体系所得结果吻合，故选
王水作为消解体系。
加Hg保存液（KMnO
4
），用Hg稀释液稀释保存所得Hg结果与标准参考值接近，但稍
偏高；不加KMnO
4
溶液，沸水浴中王水浸取法可将有机Hg中的Hg提取出来；以FIAS-MHS 和HG-AFS测定所得结果相差不大，但前者较后者偏高。AFS方法的具体步骤详见附件。
3. 本方法实际样品分析的应用实例
将本方法应用于对吉林省通化市委组织部的扶贫项目“无公害中草药种植基地”的土壤中重金属测定和长春市高新技术开发区环境评估项目（表层土、深层土和地表水、地下水中重金属含量测定），取得了满意的结果。表7和表8为长春市高新技术开发区环境评估的部分样品测量结果。
308
表7 某环境评估项目部分土壤样品分析结果
元素浅1 浅2 浅3 1号孔
(2.0~2.1)
2号孔
(2.0~2.1)
3号孔
(2.0~2.1)
3号孔
(10.0~10.1)
As（μg/g）7.1 6.8 7.2 7.7 7.5 4.7 < 0.2 Se（μg/g）0.54 0.36 0.50 0.32 1.66 0.44 0.45 Hg（μg/g）0.021 0.020 0.016 0.023 0.023 0.036 0.002 Be（μg/g） 1.68 1.79 1.27 2.11 1.94 1.58 0.48 Sb（μg/g）0.04 <0.08 0.41 <0.08 1.87 <0.08 <0.08 Cd（μg/g） 1.72 1.31 0.74 2.51 0.14 0.41 1.16 Pb（μg/g）11.4 12.8 9.16 11.8 15.4 14.0 4.06 Tl（μg/g）0.28 0.20 0.19 0.30 0.26 0.25 0.07 Ag（μg/g） 1.48 0.98 0.63 1.17 0.27 0.31 0.16 Cr（m g/g）0.033 0.032 0.027 0.037 0.033 0.034 0.010 Cu（m g/g）0.019 0.021 0.016 0.025 0.032 0.023 0.006 Fe（m g/g）31.3 31.5 22.3 34.3 30.6 33.4 6.39 Ni（m g/g）0.024 0.027 0.018 0.024 0.028 0.029 0.004 Zn（m g/g）0.061 0.059 0.041 0.061 0.043 0.066 0.010
表8 某环境评估项目部分地表水和地下水样品分析结果
元素浅1 浅2 浅3 1号孔2号孔3号孔深井A s（μg/L） 5.9 3.4 3.2 < 0.5 2.6 6.4 2.0 Se（μg/L） 4.22 8.64 5.86 7.52 6.90 7.64 7.26 Hg（μg/L）0.020 < 0.010 < 0.010 0.28 0.11 0.063 < 0.010 Be（μg/L）0.086 0.038 0.095 0.056 0.092 0.062 < 0.005 Sb（μg/L）0.71 0.52 0.63 0.78 0.98 0.79 0.54 Cd（μg/L）0.21 0.15 0.27 0.25 0.13 0.17 0.13 Pb（μg/L） 5.85 2.23 4.80 3.51 3.52 3.82 2.18 Tl（μg/L）0.050 0.019 0.080 0.014 0.046 0.026 0.092 Ag（μg/L）0.031 0.043 0.030 0.014 0.016 0.023 0.19 Cr（m g/L）0.009 0.020 0.014 0.010 0.009 0.010 0.032 Cu（m g/L）0.036 0.026 0.029 0.021 0.019 0.019 0.16 Fe（m g/L） 2.28 1.95 4.89 1.00 1.52 1.65 2.14 Ni（m g/L）0.025 0.051 0.009 0.013 0.006 0.008 0.006 Zn（m g/L）0.237 0.041 0.050 0.026 0.071 0.087 0.001 * 表7-8 样品中Be、Pb、Tl、Ag、Cd的数据为等离子体质谱法（ICP－MS）测得。
309
三、小结
本实验的重点在于Pb、As、Hg等重金属的测定，除As、Hg外的重金属可以由多种酸消解法处理。难点在于环境样品中As和Hg的含量极低（特别是Hg），采用敞开式酸处
理方法处理土壤样品，As、Hg易挥发损失，使测得值偏低。实验采用不同的保护剂（K
2Cr
2
O
7
和V
2O
5
）可以解决此问题。另外我们采用密闭式微波消解也可有效地避免了易挥发元素的
损失问题，而且密闭式微波消解更简便，适合于大多数金属元素测定。
实验中应注意：Hg的标准储备液应加保护剂保存，实验用标准标准溶液应现配现用。在采用HG-AFS同时检测As和Hg时，样品中要加预还原剂使As(Ⅴ)还原为As(Ⅲ)，否则，As测量值可能偏低。氢化物发生用的还原剂2%KBH
4
-0.5%KOH溶液应现用现配，或在冰箱4℃下中保存保证使用1星期。
从样品处理、多种原子光谱法检测到分析数据处理整个周期2个工作日可完成；方法的检出限、灵敏度能够满足环境样品中重金属的分析的实际需要。
表9 原子光谱法对土壤类样品中部分重金属元素分析方法的检出限（水体）
* 国家标样分析结果的相对误差：不大于±15％。
综上所述，所研究的分析方法能快速、简便、准确地测定环境样品中重金属元素。达到项目任务书规定的指标。
310
电感耦合等离子体发射光谱仪技术参数 设备名称：电感耦合等离子体发射光谱仪 数量：1套 1、工作条件： 1.1 适于在交流电源相电压为230V±10％，频率50/60Hz的中国电网条件下长期正常工作； 2、设备用途 主要应用于对用于对各类样品中主量、微量及痕量元素的定性、半定量和定量分析， 仪器以固体检测器为基础，由进样系统、高频发生器、等离子体炬、光路系统、检测器、分析软件和计算机系统组成，全自动控制，仪器监控仪表全部由计算机控制. 3、技术规格与要求： 3.1技术规格 ★1具备耐HF酸，分析1ppm的锰标准溶液，Mn 257nm谱线的强度大于990万cps。 2蠕动泵为四通道系统。具有智能快速冲洗功能，随时监测特定的谱线 3炬管、雾室和雾化器为一体式设计,雾室、雾化器和等离子体相互分隔。具有雾化器压力提示功能，随时监控雾化器是否堵塞。提供软件截屏作为证明资料。 ★4自激式射频发生器，频率40.00MHz以上。功率稳定性优于0.1%。射频发生器的功率传输效率优于80%。最大功率≥1500W。提供软件截屏作为证明资料 ★5等离子体为垂直式，轴向、轴向衰减和径向、径向衰减四种观测方式，具有实时全彩色摄像系统，在仪器的控制软件中可以实时全彩色看到等离子体的运行图形，并观察炬管、炬管中心管是否变脏需要清洗。至少可设置1/500秒、1/1000秒、1/2000秒摄像速度抓拍等离子体。提供软件截屏作为证明资料。6免维护的平板或线圈等离子体且无需循环冷却水或气体进行冷却。 ★7等离子体气、雾化器、辅助气全部采用质量流量计控制，连续可调。等离子体正常运行的氩气消耗总量小于11升/分钟。 ★8光学系统高性能二维(交叉)色散中阶梯光栅(或棱镜)，波长范围包含170-900nm。 能测试Cs894.347、Cl894.806nm；提供光谱图及标准曲线作为证明资料并作为验收指标。 9固态检测器，其形状与中阶梯二维光谱图完全匹配且无紫外线转换荧光涂层。强光和弱光同时测量采用不同的积分时间，避免检测器的损坏。 10 计算机控制系统与数据工作站为主流品牌最新款高配置商务机型，配激光高速打印机。软件为全中文多任务操作。控制软件可以在中文版Windows 7下运行，可以脱离仪器安装在其它计算机上进行模
等离子体光谱是指等离子体从红外到VUV发射的电磁辐射光谱。 资源 它包含了大量关于等离子体复杂原子过程的信息。利用光谱原理、实验技术和等离子体理论模型对等离子体光谱进行测量和分析具有重要意义。 包括 等离子体光谱主要是线性的和连续的。当等离子体中的中性原子和离子从高能能级的激发态转移到低能能级时，会产生线性谱；②在电子从高能能级跃迁到低能能级逃逸出等离子体之前光子的再吸收量被重新吸收。然而，谱线的总强度与电子和离子的密度和温度有关，每一条谱线都有其强度分布规律。因此，结合光谱模型中的理论模型和原子数据，通过测量谱线的强度，可以得到电子和离子的密度和温度。根据多普勒效应，等离子体的宏观速度可以由谱线波长的偏移来确定。当电子在其他粒子的势场中加速或减速时，就会产生连续的谱。连续谱强度测量也可获得电子密度和温度的数据。 改变
随着等离子体温度的升高，当达到10℃以上时，原子的外部电子逐渐剥离形成各种离子态的离子，如C IV、CV、O VI、n V、Fe Xi x、Ti Xi x（I为中性原子，II，III，IV损失1，2，3）的一个电子外层。这些高电离离子的线性谱主要在远紫外波段。在连续谱情况下，当温度升高时，最大发射强度向短波方向移动；对于聚变高温等离子体，其工作物质为氢，同位素为氘和三种，但不可避免地会含有一些杂质，如C、O、Fe，Ti、Mo、W等元素的温度已达到10度以上。这些杂质离子的光谱大多在真空紫外和X射线波段。分析时间非常重要。比较了高阶重杂质电离线的位置和位置。他们的强度。研究等离子体参数的测量、传输过程和在如此高的温度下的辐射损耗是非常重要的。特别是分析氢离子和氦离子的线强度更为有用，因为这些离子的原子数据相对完整。 形状 等离子体光谱的另一个重要方面是光谱线的形状或轮廓。谱线不是“线”，而是具有一定宽度的等高线。在等离子体光谱中，线展宽的机理非常复杂。多普勒效应和斯塔克效应是影响多普勒效应的两个重要因素。等离子体中的各种粒子都处于随机热运动状
“等离子体诊断技术”课程作业题 1.试述光谱分析法对激光等离子体诊断的特点以及能进行定量测试的物理量，并举例说明； 答：不同波段对分析仪器及所用的分析技术的要求不相同。而且各种类型的高温等离子体的参数范围变化很大，不同的参数范围和不同的诊断方法对光谱的分析也有不同的要求。在此着重介绍可见光区光谱分析，稍微介绍下红外和紫外以及X射线光谱。在可见光区，光谱分析基本上都是用棱镜光谱仪、衍射光栅光谱仪和干涉光谱仪。光谱分析仪中最关键的元件是棱镜或衍射光栅等色散元件，它用以使不同波长的光在空间分离出来。 棱镜的分光原理是基于某些透光物质的色散作用，即某些透光介质对不同光波的光具有不同的折射率。棱镜光谱分析仪最大的优点是其没有光谱重叠问题。其显 著缺点是，在0.4m μ到1.0m μ，d n dλ 均下降约达一个数量级，使角色散率和分辨 率都随波长而有显著变化。棱镜光谱仪的工作光谱区，主要取决于棱镜及其它光学零件所用材料的光谱透射率。国产KCA-1型大型棱镜摄谱仪，光源出发的光通过三透镜系统照明狭缝，使得整个狭缝照明均匀，并使光线充满物镜，从而发挥仪器的最大分辨率。狭缝是光谱仪中十分精密的部件，其缝宽调节精度达微米量级，它的高度有光阑调节。 近代高级的光谱仪大多都采用光栅作为色散元件。从广义上讲，任何一种装置和结构，只要它能给入射光的振幅或相位、或者两者同时加以周期性的空间调制，都称为衍射光栅。它的分光作用是基于光的衍射和干涉现象。实际采用的光栅都不采用投射式，而采用反射式。由于振幅调制式光栅的大部分光强仍然都落在五色散的零级谱上，因而现代所有的光栅都采用相位调制式反射光栅。相位调制式反射光栅的主要优点是，可以选择一定形状的沟槽断面，是大部分的入射光集中于预定的方向上，这种光栅称为闪耀光栅。闪耀光栅在闪耀方向上，所集中地入射总光能可达80%~90%，这是闪耀光栅的最大优点。在光栅光谱仪中，不同波长的不同光谱级的光会发生重叠，这是其最严重的缺点之一。反射光栅除了上述的平面反射光栅外，还有一种所谓凹面反射光栅，它是在球面反射镜上沿弦刻画出等间隔且等宽的许多平行直刻痕二制成的。凹面光栅除了具有与平面光栅相同
电感耦合等离子体质谱仪 1 仪器总体要求 *1.1 电感耦合等离子体质谱仪要求为“三重四极杆串联质谱仪或“双重四级杆+单八级杆”的串联四级杆质谱仪，而非普通的单极四极杆质谱仪； *1.2 第一重四极杆-四级杆离子选择偏转器，可以实现将所需的特定质荷比的离子依次进入第二重四极杆的反应池内； 1.3 第二重四极杆-通用池，通过反应气与待分析离子相同质荷比的干扰离子反应产生新的不同质荷 比的离子，通过四极杆质量扫描过滤，彻底消除干扰物和反应副产物，只允许待分析的离子进入第三重四极杆； 1.4 第三重四极杆-质量分析器，将待分析的单原子离子依次分开进行检测； 1.5 具有彩色等离子体观测窗，无需打开仪器，可对锥、炬管和负载线圈进行观测，使等离子体采 样深度的优化和有机物的分析简单、方便。同时可实时监测锥孔及喷射管孔样品沉积情况，便于维护和清洗； 1.6 电感耦合等离子体质谱仪具有与高效液相色谱技术联机进行元素价态、结合形态的分析能力， 具有专业的形态分析软件； 1.7 仪器要求能进行样品定性、半定量、定量、同位素比、同位素稀释、单颗粒分析、单细胞分析。 1.8 至少能用于硫和磷同位素标记的定量研究； 1.9 能够分析纳米材料的元素组成与浓度、尺寸及其尺寸分布。 2 仪器工作环境 2.1 工作环境温度：15-30℃。 2.2 工作环境湿度：＜80% （无冷凝）。 2.3电源：单相200-240V，50 Hz。 3 技术要求 3.1 仪器硬件 3.1.1 雾化器：高效石英或PFA同心雾化器； 3.1.2 雾化室：小体积石英旋流雾化室； *3.1.3 全基体进样系统控制气路：可实现样品气体稀释，稀释倍数大于100倍；可通入氧气，实现有机样品的直接进样分析；可通入甲烷气，实现难电离元素，如砷、硒等元素的超痕量分析； 3.1.4 等离子体可视系统：可以从实际观测窗中实时监控等离子体状态； *3.1.5 接口设计：为实现对离子射束紧凑控制，接口至少采用三级锥设计，应至少包括一个采样锥、一个截取锥和一个超级锥或嵌片。锥接口设计要求具高灵敏度、高复杂基体耐受和低干扰水平的大锥口设计。采样锥口径要求必须≥1.0mm，所有截取锥或超级锥要求必须≥0.75mm，从而保证长期分析高基体、高盐样品的稳定性，并延长了锥体的使用寿命。投标设备如在接口设计上采用简单两锥设计时，必须额外提供样品锥及截取锥各3套备用；
电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP—AES）测定铝合金中其它 金属元素的研究 摘要：本文采用电感耦合全谱直读等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）对未知元素组成和含量的铝合金中钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁的测定进行了研究，所测试的结果具有较好的精密度和准确度。 关键词：电感耦合等离子体原子发射光谱法元素组成和含量铝合金钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁 一、引言 铝合金具有较高的强度，良好的塑性成形能力和机械加工性能，在航空工业中具有重要的应用前景[1-3]。铝合金中其它金属的含量，如金属元素钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁等，对其性质和应用具有很大的影响[3-6]。所以，准确测定铝合金中其它金属的含量显得尤为重要。对金属材料的成分进行表征分析，可以深入了解材料的组成元素及其内部构造，可以为我们更好地去研发设计复杂的金属材料提供依据[7]。为此必需建立一个快速、准确的分析方法，以控制其化学成分，使该材料获得良好的物理性能。 国内外常用和新发展的分析方法包括[7-13]：分光光度法、滴定分析法、原子光谱分析法、X射线荧光光谱法、电化学分析法、电感耦合等离子体质谱法、激光诱导等离子体光谱法、电感耦合等离子原子发射光谱法（ICP-AES）和石墨炉原子吸收法。一般铝合金中元素的测定分析方法采用ICP-AES和石墨炉原子吸收法[9，14-18]。ICP-AES[19]作为一种新型的分析方法，较其它分析方法而言，具有灵敏度高、精密度好、线性范围宽、基体效应小、动态范围宽、快速简便并可同时进行多元素分析的优点，已成为铝合金常用的分析方法之一。 基于以上的背景调研，我们拟采用ICP-AES法对未知元素组成和含量的铝合金样品中其它金属元素的组成和含量进行研究，为铝合金材料的潜在应用和材料制备提供理论基础。通过查阅相关文献[3-5]，可以知道铝合金材料中可能含有的金属元素；因此，本文主要研究并测定了铝合金中可能存在的金属元素，如钛、铜、镁、锰、锌、铬、硅和铁的含量。 二、实验部分 1.主要仪器及实验条件 铝合金样品（元素组成和含量未知），水（二次去离子），盐酸（优级纯），硝酸（优级纯）。 ICP 6300型电感耦合等离子体发射光谱仪。工作参数：射频功率1.15 kW，
微波氢等离子体发射光谱分析 实验背景 等离子体是一种由大量离化的粒子组成并呈现电中性的热力学体系。对等离子体性能的研究能够从纯科学的角度为研究自然空间和大气现象提供重要的依据，也为涉及等离子体发展应用中遇到的技术问题提供解答。等离子体的诊断可以分为接触式和非接触式，接触式诊断方法主要包括Langmuir探针法、阻抗测量法等，一般用于大范围均匀分布等离子体的诊断；非接触式诊断方法主要包括微波透射法、光谱法等，一般用于小尺寸等离子体的诊断。 微波氢等离子体由于采用无极放电方式，在高质量光学金刚石膜、金刚石同质外延等方面有广泛的应用。氢等离子体的原位在线检测对于研究等离子体中各基团的物理—化学过程、改进薄膜沉积工艺具有重要意义。 发射光谱诊断技术具有无干扰、灵敏度高等优点，其原理是基于电磁辐射与物质的相互作用，是研究等离子体状态和性能较为理想的诊断方法，如利用氢原子发射光谱的相对强度测量等离子体中的电子参数，利用氢原子发射光谱的展宽测量等离子体中的电场强度等。 在空间和实验室等离子体物理的研究中，氢等离子体Balmer线系是重要的研究对象。在实验室条件下，Balmer线系主要研究Hα、Hβ和Hγ三条谱线，他们分别是主量子数n=3、4、5向n=2的跃迁，表1为上述三条谱线的相关参数。 表1 Balmer线系的常数 Balmer series Wavelength (nm) Transition Coefficient(μs-1) Weighing of upper level Excitation energies(eV) Hα(3→2)656.28 44.10 18 12.0875 Hβ(4→2) 486.13 8.419 32 12.7485 Hγ(5→2) 434.05 2.530 50 13.0545 本实验利用压缩波导反应腔结构和热辅助激发的方式产生了可稳定运行于接近一个大气压下的微波辉光氢等离子体，研究在可见光区范围内的氢等离子体发射光谱中氢原子的Balmer线系的谱线以及谱线随实验条件的变化。 一实验目的 1.理解微波氢等离子体的激发原理和原子发射光谱的形成过程。 2.掌握微波等离子体及光栅光谱仪的工作原理与使用方法。 3.掌握使用Origin软件对数据作图的基本方法。 二实验仪器及原材料 微波等离子体化学气相沉积装置一台、WDS-8A多功能光栅光谱仪一台、光缆1根、计算机一台、高纯氢气一瓶。 三实验原理 1. 多功能光栅光谱仪 1.1 WDS-8A多功能光栅光谱仪 图1 光栅光谱仪装置示意图
中华人民共和国国家环境保护标准 HJ □□□-20□□ 固定污染源废气 碱雾的测定 等离子体发射光谱法 Stationary source emission －Determination of alkaline mist —Plasma optical emission spectrometry method （征求意见稿） 201□-□□-□□发布 201□-□□- □□实施
目次 前言 (i) 1适用范围 (1) 2规范性引用文件 (1) 3术语和定义 (1) 4方法原理 (1) 5干扰和消除 (1) 6试剂和材料 (2) 7仪器和设备 (2) 8样品 (2) 9分析步骤 (3) 10结果计算与表示 (4) 11精密度和准确度 (4) 12质量保证和质量控制 (5)
前言 为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，保护环境，保障人体健康，规范固定汚染源废气中碱雾的测定方法，制定本标准。 本标准规定了测定固定汚染源废气中碱雾的等离子体发射光谱法。 本标准为首次发布。 本标准由环境保护部环境监测司、科技标准司组织制订。 本标准起草单位：哈尔滨市环境监测中心站。 本标准验证单位：黑龙江省环境监测中心站、国家环境分析测试中心、北京市环境保护监测中心、天津市环境监测中心、杭州市环境监测中心站和长春市环境监测中心站。 本标准环境保护部20□□年□□月□□日批准。 本标准自20□□年□□月□□日起实施。 本标准由环境保护部解释。
固定污染源废气碱雾的测定等离子体发射光谱法 1 适用范围 本标准规定了测定固定污染源废气中碱雾的等离子体发射光谱法。 本标准适用于固定污染源废气中碱雾的测定。 当采样体积为0.6 m3（标准干态烟气下），碱雾（以NaOH计）的方法检出限为0.04 mg/m3，测定下限为0.16 mg/m3。 2 规范性引用文件 本标准引用了下列文件或其中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。 GB/T 16157 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法 HJ/T 48 烟尘采样器技术条件 HJ/T 373 固定污染源监测质量保证与质量控制技术规范（试行） HJ/T 397 固定源废气监测技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 碱雾 alkali mist 本标准测定的碱雾包括氢氧化钠、碳酸钠及碳酸氢钠等液态和固态碱性颗粒（以NaOH 计）。 4 方法原理 以等速采样的方式，使固定污染源排气通过采样管收集于石英纤维滤筒上。采集后的碱雾样品用实验用水提取后，用等离子体发射光谱仪对钠进行测定，结果以NaOH计。 5 干扰和消除 5.1 废气颗粒物中的钠盐会干扰测定。 5.2 光谱干扰主要包括连续背景和谱线重叠干扰。通过选择正确的分析线，采用直接干扰校正法扣除背景干扰可以获得满意的结果。非光谱干扰主要包括化学干扰、电离干扰、物理干扰及去溶剂干扰等。
电感耦合等离子体原子发射光谱法 电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）是以等离子体为激发光源的原子发射光谱分析方法，可进行多元素的同时测定。 样品由载气(氩气)引入雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道，在高温和惰性气氛中被充分蒸发、原子化、电离和激发，发射出所含元素的特征谱线。根据特征谱线的存在与否，鉴别样品中是否含有某种元素(定性分析)；根据特征谱线强度确定样品中相应元素的含量(定量分析)。 本法适用于各类药品中从痕量到常量的元素分析，尤其是矿物类中药、营养补充剂等药品中的元素定性定量测定。 1、对仪器的一般要求 电感耦合等离子体原子发射光谱仪由样品引入系统、电感耦合等离子体（ICP）光源、分光系统、检测系统等构成，另有计算机控制及数据处理系统，冷却系统、气体控制系统等。 样品引入系统 按样品状态不同可以分为以液体、气体或固体进样，通常采用液体进样方式。样品引入系统由两个主要部分组成：样品提升部分和雾化部分。样品提升部分一般为蠕动泵，也可使用自提升雾化器。要求蠕动泵转速稳定，泵管弹性良好，使样品溶液匀速地泵入，废液顺畅地排出。雾化部分包括雾化器和雾化室。样品以泵入方式或自提升方式进入雾化器后，在载气作用下形成小雾滴并进入雾化室，大雾滴碰到雾化室壁后被排除，只有小雾滴可进入等离子体源。要求雾化器雾化效率高，雾化稳定性高，记忆效应小，耐腐蚀；雾化室应保持稳定的低温环境，并需经常清洗。常用的溶液型雾化器有同心雾化器、交叉型雾化器等；常见的雾化室有双通路型和旋流型。实际应用中宜根据样品基质，待测元素，灵敏度等因
素选择合适的雾化器和雾化室。 电感耦合等离子体（ICP）光源 电感耦合等离子体光源的“点燃”，需具备持续稳定的高纯氩气流，炬管、感应圈、高频发生器，冷却系统等条件。样品气溶胶被引入等离子体源后，在6,000K～10,000K的高温下，发生去溶剂、蒸发、离解、激发、电离、发射谱线。根据光路采光方向，可分为水平观察ICP源和垂直观察ICP源；双向观察ICP 光源可实现垂直/水平双向观察。实际应用中宜根据样品基质、待测元素、波长、灵敏度等因素选择合适的观察方式。 色散系统 电感耦合等离子体原子发射光谱的色散系统通常采用棱镜或光栅分光，光源发出的复合光经色散系统分解成按波长顺序排列的谱线，形成光谱。 检测系统 电感耦合等离子体原子发射光谱的检测系统为光电转换器，它是利用光电效应将不同波长光的辐射能转化成电信号。常见的光电转换器有光电倍增管和固态成像系统两类。固态成像系统是一类以半导体硅片为基材的光敏元件制成的多元阵列集成电路式的焦平面检测器，如电荷注入器件（CID）、电荷耦合器件（CCD）等，具有多谱线同时检测能力，检测速度快，动态线性范围宽，灵敏度高等特点。检测系统应保持性能稳定，具有良好的灵敏度、分辨率和光谱响应范围。 冷却和气体控制系统 冷却系统包括排风系统和循环水系统，其功能主要是有效地排出仪器内部的热量。循环水温度和排风口温度应控制在仪器要求范围内。气体控制系统须稳定正常地运行，氩气的纯度应不小于99.99％。 2、干扰和校正 电感耦合等离子体原子发射光谱法测定中通常存在的干扰大致可分为两类：
电感耦合等离子体质谱法 2015年版《药典》四部通则0412 本法是以等离子体为离子源的一种质谱型元素分析方法。主要用于进行多种元素的同时测定，并可与其他色谱分离技术联用，进行元素形态及其价态分析。 样品由载气（氩气）引入雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体中心区，在高温和惰性气氛中被去溶剂化、汽化解离和电离，转化成带正电荷的正离子，经离子采集系统进入质量分析器，质量分析器根据质荷比进行分离，根据元素质谱峰强度测定样品中相应元素的含量。 本法灵敏度高，适用于各类药品从痕量到微量的元素分析，尤其是痕量重金属元素的测定。 1.仪器的一般要求 电感耦合等离子体质谱仪由样品引入系统、电感耦合等离子体（ICP）离子源、接口、离子透镜系统、四极杆质量分析器、检测器等构成，其他支持系统有真空系统、冷却系统、气体控制系统、计算机控制及数据处理系统等。 样品引入系统按样品的状态不同分为液体、气体或固体进样，通常采用液体进样方式。样品引入系统主要由样品导入和雾化两个部分组成。样品导入部分一般为蠕动泵，也可使用自提升雾化器。要求蠕动泵转速稳定，泵管弹性良好，使样品溶液匀速泵入，废液顺畅排出。雾化部分包括雾化器和雾化室。样品以泵入方式或自提升方式进入雾化器后，在载气作用下形成小雾滴并进入雾化室，大雾滴碰到雾化室壁后被排除，只有小雾滴可进入等离子体离子源。要求雾化器雾化效率高，雾化稳定性好，记忆效应小，耐腐蚀；雾化室应保持稳定的低温环境，并应经常清洗。常用的溶液型雾化器有同心雾化器、交叉型雾化器等；常见的雾化室有双通路型和旋流型。实际应用中应根据样品基质、待测元素、灵敏度等因素选择合适的雾化器和雾化室。
（六）电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS） ICP-MS的检出限给人极深刻的印象，其溶液的检出限大部份为ppt级，实际的检出限不可能优于你实验室的清洁条件。必须指出，ICP-MS的ppt级检出限是针对溶液中溶解物质很少的单纯溶液而言的，若涉及固体中浓度的检出限，由于ICP-MS的耐盐量较差，ICP-MS 检出限的优点会变差多达50倍，一些普通的轻元素（如S、 Ca、 Fe 、K、 Se）在ICP-MS 中有严重的干扰，也将恶化其检出限。 ICP-MS由作为离子源ICP焰炬，接口装置和作为检测器的质谱仪三部分组成。 ICP-MS所用电离源是感应耦合等离子体（ICP），其主体是一个由三层石英套管组成的炬管，炬管上端绕有负载线圈，三层管从里到外分别通载气，辅助气和冷却气，负载线圈由高频电源耦合供电，产生垂直于线圈平面的磁场。如果通过高频装置使氩气电离，则氩离子和电子在电磁场作用下又会与其它氩原子碰撞产生更多的离子和电子，形成涡流。强大的电流产生高温，瞬间使氩气形成温度可达10000k的等离子焰炬。被分析样品通常以水溶液的气溶胶形式引入氩气流中，然后进入由射频能量激发的处于大气压下的氩等离子体中心区，等离子体的高温使样品去溶剂化，汽化解离和电离。部分等离子体经过不同的压力区进入真空系统，在真空系统内，正离子被拉出并按照其质荷比分离。在负载线圈上面约10mm处,焰炬温度大约为8000K,在这么高的温度下,电离能低于7eV的元素完全电离，电离能低于10.5ev的元素电离度大于20%。由于大部分重要的元素电离能都低于10.5eV，因此都有很高的灵敏度，少数电离能较高的元素，如C，O，Cl，Br等也能检测，只是灵敏度较低。
Varian 715-ES等离子体发射光谱仪的 图文操作手册 一、V arian 715-ES等离子体发射光谱仪： V arian 715-ES等离子体发射光谱仪 二、功能和用途： 1、功能：本仪器可以全波段同时测量，所以可选择不同的波长轻易避免光谱 干扰，意味着具有更好的精度、更好的背景矫正和更高的效率；采用百万像素CCD检测器搭配Echelle二维分光器，可以使系统在一次观测就可完成高低浓度样品的检测，并具有更低的检出限和更宽的动态线性范围； CCI冷锥切割尾焰技术使水平观测检测限更低，并能分析较高TDS含量的样品；测定过程中没有任何移动部件的光学系统提高了仪器稳定性；直观、强大、易学易用的ICP Expert II全中文操作软件大大提高了工作效率。 2、用途：本仪器可以同时测定元素周期表中73中元素，每个元素的波长可 以任意选择，最大限度地减少了元素之间的相互干扰，液体进样适用于金属材料、食品、医药、环保等领域中低含量及中等含量的化学元素的快速定量或半定量分析。 三、操作步骤： 1、开机 a、冷开机（从仪器关闭状态开机） （1）、依次打开计算机主机、显示器和打印机，进入操作系统；
（2）、打开氩气气源阀，检查并调节减压阀在5.5MPa左右，气体纯度≥99.996%； （3）、打开循环水电源开关，检查压力指示在0.5~3.1MPa，温度设定在20℃±1℃； （4）、打开仪器后部高压电源开关（向上）； （5）、打开仪器前部系统电源开关（绿色指示灯处于亮的状态）； （6）、打开实验室排风系统； （7）、如有其它附件，依次打开。 b、热开机 （1）、依次打开计算机主机、显示器和打印机开关； （2）、打开循环水开关；
HMEM-QP016-JL01 方法确认报告 编号：____________ 项目水质镉、铅、铜、锌、镣、总铭、铁、镒、钾、 钠、钙、镁、神、硒的测定 方法水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法 在符合确认情况的□打勾 □非标准方法 口超出预定围使用的标准方法 口扩充和修改过的标准方法 □新扩展项目 说明：国家环境保护部发布水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法。 参加确认人员及职称蔡敏助理工程师 报告编写___________________ 蔡敏 _______________________ 报告初审________________________________________________ 报告审核________________________________________________ 报告批准________________________________________________
日期____________________________________________________ 一、适用围 适用于地表水、地下水、生活污水及工业肺水中银、铝、碑、硼、钥、锻、秘'、钙、镉、钻、铭、铜、铁、钾、锂、镁、猛、钳、钠、镣、磷、铅、硫、镣、硒、硅、锡、钛、机、锌及皓等32种元素可 溶性元素及元素总量的测定。 二、使用仪器设备 电感耦合等离子体发射光谱仪型号：Agilent 5100 ICP-OES,编 号：MY16291009。 三、方法步骤及条件 1、标准曲线的建立 分别移取0.00, 0.25, 0.50, 1.00, 1.50, 2.50ml 铭（镉、铅、 铜、锌、镣、铁、猛、钾、钠、镁、碑、硒）标准使用液（100mg/L）于100 ml 容量瓶中，分别移取0.00, 1.00, 2.00, 4.00, 6.00, 10.0ml 钙标准使用液 （100mg/L）,于100 ml容量瓶中用1%5肖酸定容至标线，摇匀，铭、镉、铅、 铜、锌、镣、铁、锭、钾、钠、镁、碑、硒的标 准系列质量浓度分别为0.00, 0.25, 0.50, 1.00, 1.50, 2.50ml/L,钙标准系列质量浓度 分别为0.00, 1.00, 2.00, 4.00, 6.00, 10.0ml/L, 由低质量浓度到高质量浓度依次测量 标准浓度溶液的发射强度。 由发射强度值在校准曲线上查得目标元素含量。样品测量过程中，若待测元素浓度超出校准曲线围，样品需要稀释后重新测定。 3、试样测定 按照与标准曲线相同步骤测量试样的发射强度值。 4、空白试验 按照与试样测定相同步骤测量空白试样的发射强度值。
电感耦合等离子体质谱ICP-MS 1.ICP-MS仪器介绍 测定超痕量元素和同位素比值的仪器。由样品引入系统、等离子体离子源系统、离子聚焦和传输系统、质量分析器系统和离子检测系统组成。 工作原理： 样品经预处理后，采用电感耦合等离子体质谱进行检测，根据元素的质谱图或特征离子进行定性，内标法定量。样品由载气带入雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道，在高温和惰性气体中被充分蒸发、解离、原子化和电离，转化成带电荷的正离子，通过铜或镍取样锥收集的离子，在低真空约133.322帕压力下形成分子束，再通过1~2毫米直径的截取板进入质谱分析器，经滤质器质量分离后，到达离子探测器，根据探测器的计数与浓度的比例关系，可测出元素的含量或同位素比值。 仪器优点： 具有很低的检出限（达ng/ml或更低），基体效应小、谱线简单，能同时测定许多元素，动态线性范围宽及能快速测定同位素比值。地质学中用于测定岩石、矿石、矿物、包裹体，地下水中微量、痕量和超痕量的金属元素，某些卤素元素、非金属元素及元素的同位素比值。
2.ICP产生原理 ICP-MS所用电离源是感应耦合等离子体（ICP），它与原子发射光谱仪所用的ICP是一样的，其主体是一个由三层石英套管组成的炬管，炬管上端绕有负载线圈，三层管从里到外分别通载气，辅助气和冷却气，负载线圈由高频电源耦合供电，产生垂直于线圈平面的磁场。如果通过高频装置使氩气电离，则氩离子和电子在电磁场作用下又会与其它氩原子碰撞产生更多的离子和电子，形成涡流。强大的电流产生高温，瞬间使氩气形成温度可达10000k 的等离子焰炬。样品由载气带入等离子体焰炬会发生蒸发、分解、激发和电离，辅助气用来维持等离子体，需要量大约为1 L/min。冷却气以切线方向引入外管，产生螺旋形气流，使负载线圈处外管的内壁得到冷却，冷却气流量为10-15 L/min。
深圳市药品检验研究院（深圳市医疗器械检测中心） 检验记录 检品编号：CZ20172653 检品名称：喜炎平注射液 批号：2016112503 规格：2ml：50mg 剂型：注射剂 生产单位：江西青峰药业有限公司 供样单位：深圳市食品药品监督管理局 检验依据：铅、镉、砷、汞、铜测定法（中国药典2015版一部附录ⅨB电感耦合等离子体法） 装 订 线 备注：所有称样的原始数据采集在本院lims系统中，无纸质打印数据。 检验者：日期：年月日~ 年月日 校核者：日期：年月日
检品编号：CZ20172653检品名称：喜炎平注射液 【重金属及有害元素残留（铅、镉、砷、汞、铜）】初试 复试□日期：2017 年06 月01日～06月02 日室温：_21.8℃__ 相对湿度：_58%RH__ 方法：电感耦合等离子体质谱法 仪器：微波消解仪型号MARS6 编号_20070641___ 仪器：电感耦合等离子体质谱仪型号X-Series 2 编号_20100118___ 移液器：10～100μL单通道移液器（222766Z） 100～1000μL单通道移液器（214563Z） 500～5000μL单通道移液器（235793Z） 检验者：校核者：
标准品储备液的制备：分别精密吸取铅、砷单元素标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心，批号分别为16B064-1、16A005-4，浓度分别为1000μg/ml）各1ml、镉单元素标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心，批号分别为16B033-2，浓度为1000μg/ml）0.5ml，置100ml量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，摇匀，再精密吸取5ml，置50ml量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，摇匀，作为储备液①（铅、砷：1μg/ml，镉：0.5μg/ml）； 精密吸取铜单元素标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心，批号分别为16B032-2，浓度为1000μg/ml）0.5ml，置50ml量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，摇匀，作为储备液②（铜：10μg/ml）； 精密吸取汞单元素标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心，批号分别为16A015-2，浓度为1000μg/ml）0.5ml置50ml量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，摇匀，再精密吸取0.5ml，置50ml量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，摇匀，作为储备液③（汞：0.1μg/ml）。 标准溶液的制备：分别精密吸取储备液① 0、0.05、0.25、0.5、1.0ml和储备液② 0、0.25、0.5、1.0、2.5ml，置50ml量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，摇匀，即得。（每1ml含铅和砷0、1、5、10、20ng；含镉0、0.5、2.5、5、10 ng；含铜0、50、100、200、500 ng）； 精密吸取储备液③ 0、0.1、0.25、0.5、1.0、2.5ml，置50ml量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，摇匀，即得。（每1ml含汞0、0.2、0.5、1、2、5ng）。 内标溶液的制备：精密量取锗、铟、铋单元素标准溶液（国家有色金属及电子材料分析测试中心，批号分别为为16B008、169013、169044-2，浓度分别为1000μg/ml）各0.5ml，置50ml量瓶中，加2%硝酸溶液稀释至刻度，摇匀，再精密吸取1ml，置500ml量瓶中，用2%硝酸溶液稀释并定容至刻度，摇匀，即得，浓度为20ng/ml。 检验者：校核者：
ICP等离子体发射光谱仪 仪器组成及工作原理 ICP等离子体单道扫描光谱仪,是多元素顺序测量的分析测试仪器。该仪器由扫描分光器、射频发生器、试样引入系统、光电转换、控制系统、数据处理系统、分析操作软件组成。等离子体是在三重同心石英炬管中产生。炬管内分别以切向通入氩气，炬管上部绕有紫铜负载线圈〈内通冷却水〉当高频发生器产生的高频电流（工作频率40MHz功率1KW左右）通过线圈时，其周围产生交变磁场，使少量氩气电离产生电子和离子，在磁场作用下加速运动与其它中性原子碰撞，产生更多的电子和离子，在炬管内形成涡流，在电火花作用下形成等离子炬（即等离子体），这种等离子体温度可达10000K以上。待测水溶液经喷雾器形成气溶胶进入石英炬管中心通道。原子在受到外界能量的作用下电离，但处于激发态的原子十分不稳定，从较高能级跃迁到基态时，将释放出巨大能量，这种能量是以一定波长的电磁波的形式辐射出去。不同元素产生不同的特征光谱。这些特征光谱通过透镜射到分光器中的光栅上，计算通过控制步进电机转动光栅,传动机构将分光后的待测元素特征谱线光强准确定位于出口狭缝处，光电倍增管将该谱线光强转变为电流，再经电路处理和V/F转换后，由计算机进行数据处理，最后由打印机打出分析结果。 仪器型号：HKYT-2000型 技术指标 整机技术指标 (1) 分析速度快 (2) 扫描范围：范围180~500nm、方式为正弦杆，由计算机控制的脉冲马达 驱动，最小扫描步距0.0005nm (3) 波长示值误差和重复性：波长示值误差：± 0.03nm 重复性≤0.005nm (4)相关系数≥0.9998% (5) 精密度高相对标准偏差RSD≤1.5%（HKYT－2000型RSD≤2.0%） (6) 稳定性：相对标准偏差RSD≤2.0%（HKYT－2000型RSD≤3.0%） (7) 测量范围：超微量到常量 (8) 检出限低 ppb（ug/L）级(部分元素检出限见附录一)_ (9) 分析元素多可对72种金属元素和部分非金属元素（如B、P、Si、Se、 Te）进行定量或定性分析 (10) 测量方式单、多元素顺序测量 (11) 功率 800W—1200W 可调 (12) 操作便捷全新WindowsXP下运行的第三代多窗口升级中文或英文 分析软件速度更快，功能更全,多窗口多任务同时执行(国 内独此一家) 射频发生器（RF） （1）电路类型：电感反馈自激式振荡电路、同轴电缆输出、匹配调谐、取功率
等离子体发射光谱 等离子体（Plasma）在近代物理学中是一个很普通的概念，是一种在一定程度上被电离（电离度大于0.1%）的气体，其中电子和阳离子的浓度处于平衡状态，宏观上呈电中性的物质。 1仪器介绍 电感耦合等离子体发射光谱仪原理 矩管外高频线圈产生高频电磁场，高纯氩气在高频电磁场中失去电子，该电子轰击待测样品，样品的各元素产生跃迁，发射出具有一定的特征谱线的光。通过检测器探测这种特征谱线并检测其强度，可以定性分析元素和定量计算该元素的浓度。 2性能特点 ICP-AES分析性能特点 电感耦合等离子体（ICP）是由高频电流经感应线圈产生高频电磁场，使工作气体形成等离子体，并呈现火焰状放电（等离子体焰炬），达到10000K的高温，是一个具有良好的蒸发－原子化－激发－电离性能的光谱光源。而且由于这种等离子体焰炬呈环状结构，有利于从等离子体中心通道进样并维持火焰的稳定；较低的载气流速（低于1L/min）便可穿透ICP，使样品在中心通道停留时间达2～3ms，可完全蒸发、原子化；ICP环状结构的中心通道的高温，高于任何火焰
或电弧火花的温度，是原子、离子的最佳激发温度，分析物在中心通道内被间接加热，对ICP放电性质影响小；ICP光源又是一种光薄的光源，自吸现象小，且系无电极放电，无电极沾污。这些特点使ICP 光源具有优异的分析性能，符合于一个理想分析方法的要求。 一个理想的分析方法，应该是：可以多组分同时测定；测定范围要宽（低含量与高含量成分能同测定）；具有高的灵敏度和好的精确度；可以适用于不同状态的样品的分析；操作要简便与易于掌握。ICP-AES分析方法便具有这些优异的分析特性： ICP-AES法首先是一种发射光谱分析方法，可以多元素同时测定。
电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）技术规格要求 1.仪器整体要求 1.1电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）应由电感耦合等离子体离子源、四级杆离子透镜、四级杆通用碰撞反应池、四极杆质量过滤器、离子检测系统等部分构成。由微机和必要的软件对仪器进行控制，并进行数据获取、压缩、处理显示和存储。质谱仪还应该包括维持高真空的所有设备，以及进行常规溶液样品雾化的进样系统。 1.2 ICP-MS的功能应包括样品引入、原子化、离子化和质量分析，以进行样品的定性确认、定量分析以及同位素分析和形态分析。 1.3 仪器要求符合美国EPA200.8 ，EPA6020等标准方法 2. 仪器工作环境 2.1工作环境温度：15-30℃ 2.2工作环境湿度：20- 80% 2.3电源：220V AC 10% ，50 Hz 3. 等离子体 3.1射频发生器：40.68 MHz，功率600－1600W，1W连续可调。射频发生器为自激式，匹配自动进行，等离子体的功率通过反馈电路维持恒定。 *3.2射频线圈采用氩气冷却。 *3.3具有通风感应功能，当没有开通风而点火时，等离子体在10分钟内自动熄灭，并在软件诊断的炬管箱温度给出提示。 *3.4 每次点火前和点火后，炬管的位置都固定不动，无需炬管后退和调节。仪器应能够使炬管在分析样品的位置点燃等离子体，而无需在点燃等离子体后再移动到分析样品的位置。 *3.5质谱仪后侧无任何连接管路和电路，仪器可以紧贴着实验室墙面来安装和运行。 *3.6 等离子体具有全彩色的观察窗，通过观察窗可以实时观察锥孔和炬管中心管是否需要清洗。 *3.7 互相反相的两路射频来维持等离子体并消除线圈与采样锥之间的放电，无需屏蔽炬这样的消耗品。 3.8 等离子体位置XYZ三轴全自动调节，定位精度优于50微米。 4. 进样系统 4.1蠕动泵：内置的三通道蠕动泵以稳定样品提升的流量。蠕动泵应由计算机控制，泵速0-48rpm连续可调。蠕动泵应安装在与等离子体隔绝的仪器外部以避免化学侵蚀而损坏。蠕动泵滚柱应为不锈钢材质。 4.2蠕动泵与雾化器紧密相邻以减小记忆效应。 4.3一体化卡套式进样系统组件，仅需? 圈即可锁紧或解锁，无论用左，右手均能操作自如*4.4炬管应为可拆卸式的设计。 4.4雾室应直接连接到炬管的基座上，而无需在雾室与炬管之间使用传输管。
实验三电感耦合等离子发射光谱定量分析 一、实验目的 1．初步掌握电感耦合等离子发射光谱仪的使用方法。 2．学会用电感耦合等离子发射光谱法定性判断试样中所含未知元素的分析方法。 3．学会用电感耦合等离子发射光谱法测定试样中元素含量的方法。 二、实验原理 原子发射光谱法是根据处于激发态的待测元素的原子回到基态时发射的特征谱线对待测元素进行分析的方法。各种元素因其原子结构不同，而具有不同的光谱。因此，每一种元素的原子激发后，只能辐射出特定波长的光谱线，它代表了元素的特征，这是发射光谱定性分析的依据。 电感耦合等离子发射光谱仪是以场致电离的方法形成大体积的ICP 火焰，其温度可达10000 K，试样溶液以气溶胶态进入ICP 火焰中，待测元素原子或离子即与等离子体中的高能电子、离子发生碰撞吸收能量处于激发态，激发态的原子或离子返回基态时发射出相应的原子谱线或离子谱线，通过对某元素原子谱线或离子谱线的测定，可以对元素进行定性或定量分析。ICP 光源具有ng/mL 级的高检测能力；元素间干扰小；分析含量范围宽；高的精度和重现性等特点，在多元素同时分析上表现出极大的优越性，广泛应用于液体试样（包括经化学处理能转变成溶液的固体试样）中金属元素和部分非金属元素（约74种）的定性和定量分析。 三、仪器与试样 仪器：ICP OES-6300 电感耦合等离子发射光谱仪 试样：未知水样品(矿泉水) 四、实验内容 1．每五位同学准备一水样品进行定量分析，熟悉测试软件的基本操作，了解光谱和数据结果的含义。 2．观摩定量分析操作，学会分析标准曲线的好坏，掌握操作要点和测试结果的含义。 五、实验步骤 1．样品处理 （1）自带澄清水溶液20 mL，要求无有机物，不含腐蚀性酸、碱，溶液透明澄清无悬浮物，离子浓度小于100 μg/mL。 （2）将待测液倒入试管。
探针法对比光谱法的等离子体参数测量 0730******* 黄志鸿 摘要：DH2005型直流辉光等离子体实验装置被广泛用于等离子体参数测量的教学实验。本文利用郎缪尔探针法测量了等离子体的电子温度，分析了压强、功率对等离子体电子温度的影响。并且在此基础上利用改变双探针对于等离子体相对位置的方法实现了利用此实验装置双探针测量等离子体横向各唯象结构相对参数，并且对比光谱法测量结果，提出自动化测量的实验方案。 关键词：等离子体郎缪尔探针光谱自动化 1.引言 等离子体（plasma），一种由电子和带电离子为主要成分组成的物质形态，整体呈电中性。宇宙中大部分物质是以等离子体的形式存在的，故等离子体常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。等离子体主要特点是其中长程的电磁相互作用起支配作用，等离子体中粒子与电磁场耦合会产生丰富的集体现象。 2.郎缪尔探针法测量等离子体的电子温度。 Langmuir 探针基本上可以认为是一根插入等离子体中的裸丝，与物理学中其他的“探针”相似，如“试探电荷”等等。一般要求这种探针对其所要测量的物理参量不会有较大的影响，但实际上，任何形式的测量都是对环境参量的一种改变。Langmuir 探针发挥作用的原理就在于其对周边局部环境的改变。由动量守恒定律，等离子体中质量远大于电子的离子，在速度上远小于电子，所以在极短时间内，探针上会积累相当数量的负电荷。从而使探针上电位与未受探针干扰的等离子体的电势为负值。这样的电势吸引正电荷，排斥负电荷，从而在探针表面形成了一个正的空间电荷层，称为离子鞘。离子鞘进一步增厚直至最终进入探针表面的正离子电流与电子电流的大小相等。此时探针的净电流为零，但这种体系是一种“动平衡”就像一个蓄水池一样，一根水管进入，一根水管流出，而总水量是不变的。这个鞘层是探针的“势力范围”，其内部所有的电子都会参与形成电流，当探针电压增大时，单位时间内有更多的电子被吸附到探针上，如果我们假设鞘层厚度不变，那么当探针电压增大到一定程度时，鞘层内部电荷是有限的，全部被吸附后，就不能继续增大，即出现了饱和电流。探针这种离子鞘的厚度一般可认为近似等于德拜长度，但在实际上这种近似并不确切.1 利用双探针测量等离子参数时，将探针电压负到正不断增大，得出双探针I-U曲线，利