原文由 wangfeidown 发表:
当有高频电流通过线圈时,产生轴向磁场,这时若用高频点火装置产生火花,形成的载流子(离子与电子)在电磁场作用下,与原子碰撞并使之电离,形成更多的载流子,当载流子多到足以使气体有足够的导电率时,在垂直于磁场方向的截面上就会感生出流经闭合圆形路径的涡流,强大的电流产生高热又将气体加热,瞬间使气体形成最高温度可达10000K的稳定的等离子炬。感应线圈将能量耦合给等离子体,并维持等离子炬。当载气载带试样气溶胶通过等离子体时,被后者加热至6000-7000K,并被原子化和激发产生发射光谱。
ICP焰明显地分为三个区域:焰心区、内焰区和尾焰区。
焰心区呈白色,不透明,是高频电流形成的涡流区,等离子体主要通过这一区域与高频感应线圈耦合而获得能量。该区温度高达10000K,电子密度很高,由于黑体辐射、离子复合等产生很强的连续背景辐射。试样气溶胶通过这一区域时被预热、挥发溶剂和蒸发溶质,因此,这一区域又称为预热区。
内焰区位于焰心区上方,一般在感应圈以上10-20mm左右,略带淡蓝色,呈半透明状态。温度约为6000-8000K,是分析物原子化、激发、电离与辐射的主要区域。光谱分析就在该区域内进行,因此,该区域又称为测光区。
尾焰区在内焰区上方,无色透明,温度较低,在6000K以下,只能激发低能级的谱线。
等离子体点燃后,感应线圈中的高频电流不断地将能量耦合到等离子体的环行感应区,在这里感应线圈就好象变压器的初级线圈,等离子炬的环行感应区就好象是变压器的单匝次级线圈,以使等离子体放电维持不灭。
样品溶液由载气带入等离子体的分析通道,并在此蒸发、气化、原子化、激发、电离并产生辐射跃迁发出特征辐射。
在等离子体光源中,分析通道外部靠近感应线圈的环形区域为感应区,高频功率就是通过该区域耦合到等离子体中的,它是分析物蒸发、原子化、激发、电离所需能量的提供者,其温度可达10000K以上。
在分析通道中,又可根据高度将其分为预热区、初辐射区、分析观测区和尾焰部分。预热区的作用是将气体预热并使溶剂挥发;初辐射区是分析物蒸发(溶质挥发)和原子化的主要区域;分析观测区则是分析物激发、电离并给出特征辐射的主要区域,其位置与分析物及谱线性质有关,并受等离子体功率和内气流的影响;等离子体环形结构的最上方是尾焰。