當高頻發生器接通電源后,高頻電流I通過感應線圈產生交變磁場(綠色)。
開始時,管內為Ar氣,不導電,需要用高壓電火花觸發,使氣體電離后,在高頻交流電場的作用下,帶電粒子高速運動,碰撞,形成“雪崩”式放電,產生等離子體氣流。在垂直于磁場方向將產生感應電流(渦電流,粉色),其電阻很小,電流很大(數百安),產生高溫。又將氣體加熱、電離,在管口形成穩定的等離子體焰炬。如圖1。
圖1
ICP形成原理
ICP焰明顯地分為三個區域:
(1)焰心區,不透明,是高頻電流形成的渦流區,等離子體主要通過這一區域與高頻感應線圈耦合而獲得能量,該區溫度高達10000K;
(2)內焰區位于焰心區右方,一般在感應圈右邊10-20mm左右,呈半透明狀態,溫度約為6000-8000K,是分析物原子化、激發、電離與輻射的主要區域;
(3)尾焰區在內焰區右方,無色透明,溫度較低,在6000K以下,只能激發低能級的譜線。
ICP具有以下特點:
(1)溫度高,惰性氣氛,原子化條件好,有利于難熔化合物的分解和元素激發,有很高的靈敏度和穩定性;
(2)“趨膚效應”,渦電流在外表面處密度大,使表面溫度高,軸心溫度低,中心通道進樣對等離子的穩定性影響小。能有效消除自吸現象,線性范圍寬(4~5個數量級);
(3)ICP中電子密度大,堿金屬電離造成的影響小;
(4)Ar氣體產生的背景干擾小;
(5)無電極放電,無電極污染;
(6)ICP焰炬外型像火焰,但不是化學燃燒火焰,氣體放電;
(7)對非金屬測定的靈敏度低,儀器昂貴,操作費用高,這是ICP的缺點。
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