電感耦合等離子體發射光譜的新進展分析

周俊海 溫世杰（江西南方稀土高技術有限公司，江西贛州341000）

電感耦合等離子體發射光譜的新進展分析

周俊海 溫世杰（江西南方稀土高技術有限公司，江西贛州341000）

電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-AES）被廣泛使其廣泛應用于地質礦產分析測試中，是目前稀土元素（REES）的主要分析測試手段，ICP-AES具有動態線性范圍寬、多元素同時測定等優點，同時具有優越的分析特性。我國以電感耦合等離子體發射光譜法為主體建立了一些標準的數據分析方法，如GB/ T17417.1-17417.2-2010等。本文從測定稀土在礦石中不同賦存形態的角度出發，對我國電感耦合等離子體發射光譜法進行了新進展分析。

稀土元素；ICP-AES；新進展分析

一、稀土元素的分析與鑒定

自然界中的稀土礦石種類很多，其所含的稀土元素也是各不相同的，稀土元素在各個行業的廣泛應用使得稀土元素的準確分析一直是分析化學領域的一個難點和熱點。一般來說不同的檢測法對稀土的準確分析有一定的影響，對于較難打開的礦物結構，我們可以運用強酸、堿、壓等方式進行處理。我國的稀土礦主要有兩大類分別為南方離子吸咐型中“重稀土礦和北方礦物晶格型輕稀土礦”和北方北方礦物晶格型中“輕稀土礦”。南方離子吸咐型礦通常采用酸溶法處理樣品，而北方礦物晶格型礦主要采用堿熔法。通過建立數學模型，進行稀土富渣、稀土混合物、鋁合金等實際樣品中稀土的定量分析，實現未經分離，ICP-AES直接測定多種稀土元素，達到稀土元素的快速、準確檢測。

二、ICP-AES的發展歷程

電感耦合等離子體發射光譜儀器主要有三個部分，分別是發生器、霧化器以及等離子矩管，其檢測的原理是通過高頻電路產生ICP光源，使帶電粒子高速運動與氣體發生碰撞，形成了越來越多的電子和離子并產生熱量，這一過程像雪崩一樣瞬時完成，形成了等離子體火焰。等離子體所需的能量則需要通過上述的禍合作用從高頻發生器源源不斷地獲得。

早在1980年，我國就開始了對ICP-AES的分析和研究，但是僅局限于攝譜法的組裝儀器，在ICP-AES的分析上相比國外較為落后。只是經過短短十年的發展，到1990年左右，我國通過引進高性能ICP儀器，不斷研發ICP技術等多重作用下，已經成功完成了ICP的研制，并且其分析性能也不輸于國外。這也標志這我國ICP-AES的分析能力達到了國際水平，該項分析技術也逐漸成為了我國實驗室的常規分析手段。電感耦合等離子體發射光譜的發展可以說是我國稀土分析技術的革新表現，對我國稀土原色測量具有重要意義。

三、稀土元素間的光譜干擾

以稀土氧化物不同濃度基體0.1，1，10，100，1000mg/L溶液前提下，對稀土個元素波段展開分析工作。實踐表明，當稀土氧化物的濃度增加，元素的干擾值也呈著線性關系同步增加。根據某一個元素的波長下測定溶液的譜線強度靈敏度系數K，進行相關的濃度作圖，通過圖線求出其中的干擾因子。

通過電感耦合等離子體原子發射光譜儀來測定樣品中稀土元素含量需要按照儀器操作規程調整儀器至分析狀態，編輯分析程序，在選定的元素分析線波長處，分別測定空白溶液、標準溶液以及樣品溶液的譜線強度。

四、ICP-AES的新進展分析

1.在光源方面的進步

數據溫度的增加會使得ICP的電子密度和溫度頻率同時增加，而Ar的連續光源卻與溫度的平方成反比，其降低比頻率增加要多得多。ICP-AES的新緊張表現在頻率發生器穩定性的提高，采用了能夠輸出高頻率和功率的固態發生器進行調節，同時還由計算機對參數、點火程序進行自動設定。該儀器由于采用較為穩定的光學恒溫系統，使得ICP-AES的分析精準度大大提高。同時實驗室也會繪制三點標準曲線來進行數據分析，大大提高了分析的準確度和數據的可靠性。

2.在檢測器方面的發展

近年來，我國還發展了一種適應多譜線快速測定的PMT檢測器，它能夠實現計算機的實時調節，同時配合快速掃描，自動收集樣品的全部光譜信息，但是會受到光電性能和體積的限值，影響測量的精準度。

除了PMT檢測器之外，CDD檢測器的使用也較為普及，它上面有很多檢測單元，從而具有全譜直度功能。為了具有更好的光譜覆蓋，CDD檢測器一般都具有較大尺寸和較多的集成單元。但在紫光強，CDD檢測器的響應比較低，因此需要先涂上熒光圖層以增強對紫外光的影響。

光柵光譜儀的改進也是檢測儀器的重大發展，它能夠有效的降低光譜干擾，通過儀器對光信息的抓取和電腦自動分析來實現元素判別，在化學成分濃度測定中有著較好的運用。影響光柵光譜儀的色散的主要因素是分開波長的能力，它與儀器的焦平面改變距離和波長有關。當下的光柵光譜儀對焦距與準直凹面反射鏡的比值要求更加嚴格，光的通過率也越來越高，這也是檢測儀器進步的表現。

3.ICP-AES向全譜直讀儀器發展

全譜直讀儀器具有優于其他儀器的特點，能夠最大限度的讀取光譜信息，也能夠完成光譜干擾以及空間分布的同時測量。不僅有利于多譜圖校正，同時還能夠消除光譜干擾，具有極高的選擇性。在儀器結構上，全譜直讀儀器也有新的變化，能夠大大提高檢測的靈敏度。因此，選用全譜直讀儀器成為了電感耦合等離子體發射光譜分析的發展新方向。

五、結語

在地質樣品分析過程中，樣品前處理方法的選擇不僅與元素本身化學性質有關，還要考慮其分析操作的難易程度，并且其直接影響到元素的準確分析測定。經過近幾十年的發展，ICP一AES儀器在靈敏度和穩定性及儀器的分析功能等方面已取得很大的提高，其未來的發展前景也是一片大好。

［1］黎英，劉鴻，賴劍.電感耦合等離子發射光譜法測定稀土精礦中釷量［J］.有色金屬科學與工程.2010（06）.