專(zhuān)利名稱(chēng)：使用氣態(tài)進(jìn)樣的等離子體原子發(fā)射光譜分析方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于儀器儀表應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種元素的測(cè)定方法和儀器裝置，具體說(shuō)涉及一種使用氣態(tài)進(jìn)樣、用濾光片代替光柵來(lái)分光、用光電倍增管或CCD等固態(tài)檢測(cè)器做檢測(cè)裝置的等離子發(fā)射光譜測(cè)定某些元素的分析方法和儀器裝置。
背景技術(shù)：
目前，元素測(cè)定已經(jīng)廣泛服務(wù)于社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。特別是在食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)、地質(zhì)和礦產(chǎn)資源勘查與評(píng)價(jià)、農(nóng)業(yè)與水資源等領(lǐng)域有著及其廣泛的應(yīng)用。目前測(cè)定元素的方法最主要、應(yīng)用最廣泛的是使用原子光譜儀。最常見(jiàn)的原子光譜儀包括原子熒光光度計(jì)(AFS)，原子吸收分光光度計(jì)(AAS)、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)。它們被廣泛應(yīng)用于化工，冶金，地質(zhì)，環(huán)境，醫(yī)學(xué)，食品等各個(gè)領(lǐng)域的樣品中的元素分析與測(cè)定。對(duì)于原子熒光光度計(jì)，目前普遍使用氫化物進(jìn)樣無(wú)色散原子熒光光度計(jì)，該儀器測(cè)定元素個(gè)數(shù)有限，傳統(tǒng)上只能測(cè)定砷汞等九個(gè)元素，近年來(lái)雖然擴(kuò)展到金銀等測(cè)定，但由于熒光信號(hào)比較弱，檢出限和靈敏度還不是很理想，應(yīng)用還不廣泛；對(duì)于原子吸收分光光度計(jì)，火焰原子吸收測(cè)定元素依然有限，且價(jià)格比較高。對(duì)于電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)，具備比較好的測(cè)定靈敏度和檢出限，但由于使用光柵分光(目前普遍使用中階梯光柵)，使儀器裝置比較復(fù)雜，價(jià)格比較高。而對(duì)于電感耦合等離子體原子質(zhì)譜(ICP-MS)，具備很好的測(cè)定靈敏度和檢出限，但儀器裝置更加復(fù)雜，價(jià)格更高。目前，原子光譜儀所使用的樣品進(jìn)入系統(tǒng)最常見(jiàn)的是氣動(dòng)霧化系統(tǒng)，其原理是:通過(guò)氣流使樣品溶液部分被霧化(類(lèi)似噴霧器)，然后氣霧載著元素被導(dǎo)入光譜儀進(jìn)行測(cè)定。氣動(dòng)霧化方法的主要缺點(diǎn)是樣品霧化效率太低，大約僅僅3 5%的含元素的樣品溶液真正被進(jìn)入到儀器原子(離子)化器中，至使儀器的靈敏度和檢出限受到限制。比較氣動(dòng)霧化法，氣態(tài)進(jìn)樣除了進(jìn)樣效率高外，還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它本身是一個(gè)分離過(guò)程，通過(guò)將氣態(tài)物從液體樣品中分離出來(lái)，可減小或消除溶液中存在的其它元素的干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是公開(kāi)了同時(shí)使用氣態(tài)揮發(fā)物進(jìn)樣和濾光片做分光元件的等離子原子發(fā)射光譜測(cè)定元素的方法。本發(fā)明的一個(gè)目的是公開(kāi)了同時(shí)使用氣態(tài)揮發(fā)物進(jìn)樣和濾光片做分光元件的等離子原子發(fā)射光譜測(cè)定元素的裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明公開(kāi)了如下的技術(shù)內(nèi)容:
一種使用氣態(tài)揮發(fā)物進(jìn)樣的等離子體原子發(fā)射光譜測(cè)定元素的裝置，其特征在于該裝置包括:元素?fù)]發(fā)物發(fā)生分離裝置1、使元素電離發(fā)光的等離子體裝置2、至少含有一個(gè)濾光片分光裝置3、透鏡裝置5、含有光電倍增管或CCD固態(tài)檢測(cè)器的光電檢測(cè)裝置4。其中透鏡裝置(5)在等離子體裝置(2)與濾光片(3)之間。
本發(fā)明所述的元素?fù)]發(fā)物發(fā)生分離裝置，其工作原理是:通過(guò)兩根管路分別連續(xù)(或間斷)抽取含元素的溶液與一反應(yīng)性試劑溶液，抽取的兩個(gè)溶液在一個(gè)三通管路中匯合并使元素和試劑發(fā)生反應(yīng)，元素生成了氣態(tài)揮發(fā)物，此時(shí)揮發(fā)物和溶液仍然在反應(yīng)的管路中，當(dāng)將該管路中的氣液混合物排放到一個(gè)小的氣液分離器中后，氣體便從液體中揮發(fā)出來(lái)，揮發(fā)出來(lái)的氣體被氣液分離器中的通入的載氣載入到等離子體中測(cè)定。有關(guān)該裝置的典型設(shè)置可見(jiàn)相關(guān)參考文獻(xiàn):分析化學(xué)，2009，38 (3)，421-424。等離子體裝置的作用是眾所周知的，其原理是:通過(guò)高頻電磁場(chǎng)耦合感應(yīng)使氣體被瞬間高度電離，形成等離子體。其具有很高的激發(fā)能，因此被用來(lái)電離元素，使元素發(fā)光被測(cè)定。常見(jiàn)的等離子體分為電感耦合等離子體、直流等離子體、和各種微波源等離子等，這些等離子體都可以用來(lái)本發(fā)明。透鏡的作用是:使等離子體發(fā)的平行光被聚焦在檢測(cè)器上便于測(cè)定，這樣可以提高檢測(cè)的靈敏度。濾光片的作用是:只讓一定波長(zhǎng)范圍的光透過(guò)，而將其余不需要的波長(zhǎng)光濾去。這樣能使檢測(cè)器有選擇性的檢測(cè)到所需要的光譜線。光電檢測(cè)裝置的作用是:使經(jīng)過(guò)濾光片過(guò)濾后的光譜強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，只有將光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，才能使人能夠讀取。本發(fā)明的另外一種情況是:當(dāng)使用硼氫化鈉為還原劑來(lái)使待測(cè)元素形成氫化物揮發(fā)物時(shí)，在元素?fù)]發(fā)物發(fā)生分離裝置I與等離子體裝置2之間有加有揮發(fā)物凈化裝置6。其中凈化裝置6包括:吸附裝置7或(和)半導(dǎo)體制冷裝置8、載氣及元素?fù)]發(fā)物入口 a、載氣及元素?fù)]發(fā)物出口 b。本發(fā)明所述的吸附裝置7包括:吸附管19、吸附劑20 ;半導(dǎo)體制冷裝置8包括:水霧冷凝管21、半導(dǎo)體制冷片22。本發(fā)明所述的揮發(fā)物凈化裝置，其用途和工作原理是:當(dāng)來(lái)自氣液分離器的元素?fù)]發(fā)物和載氣中會(huì)夾帶些水霧及其它的揮發(fā)物，這些水霧中還可能會(huì)夾帶著試劑和其它不形成揮發(fā)物的元素，這些夾帶的試劑和不形成揮發(fā)性元素及其其它揮發(fā)物可能會(huì)干擾測(cè)定。因此最好除去這些干擾。使用一些吸附劑，比如無(wú)水氯化鈣、濃磷酸及分子篩等能有效吸附這些干擾物質(zhì)。當(dāng)將載氣和揮發(fā)物通過(guò)含有該吸附劑的吸附裝置(吸附管)中時(shí)，水霧及干擾物質(zhì)能基本被除去。除此之外，使用半導(dǎo)體制冷裝置也能起到該作用，而且效果更佳明顯。本發(fā)明所述的等離子體裝置2包括包括電感耦合等離子體、直流等離子體、微波誘導(dǎo)等離子體、電容耦合微波等離子體、微波等離子體炬、交直流電弧、電火花及輝光放電等離子體。本發(fā)明進(jìn)一步公開(kāi)了使用氣態(tài)揮發(fā)物進(jìn)樣的等離子體原子發(fā)射光譜裝置測(cè)定元素的方法，特征在于按如下的步驟進(jìn)行:
(1)通過(guò)化學(xué)蒸汽發(fā)生反應(yīng)，使元素形成①二氧化碳、一氧化碳、氯仿含碳?xì)鈶B(tài)化合物；或形成②氮?dú)?、一氧化氮、二氧化氮、氨氣含氮化合物；或形成③元素氫化物、單質(zhì)汞揮發(fā)物；或④元素以其它形式形成的氣態(tài)揮發(fā)物；
(2)將含有生成揮發(fā)物的混合溶液排入到氣一液分離器中，在該分離器中溶液中的揮發(fā)物被流量100-400毫升/分鐘載氣，載入到等離子體中電離發(fā)光；
(3)通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)濾光片和透鏡使元素的光譜進(jìn)入到檢測(cè)器光電倍增管中，經(jīng)過(guò)與含元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液比較，測(cè)得待測(cè)樣品溶液中無(wú)機(jī)元素總量。其中可以檢測(cè)的元素為:碳、氣、碘、砷、萊、鋪、秘、鉛、錫、硒、鍺、締、錨、金、銀、鋅、猛、鐵、鈷、鎳、fj1、銅、鉻、釘、錯(cuò)、鈕、鋨、銥、鉬。優(yōu)選檢測(cè)的元素為碳、氮、碘、砷、萊、鋪、秘、鉛、錫、硒、鍺、締、鎘、金、銀、錯(cuò)、鈕、鋨、銥。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例為:使用一個(gè)頻率為40.68MHz、氬氣為工作氣體的電感耦合等離子體做光源，通過(guò)使稀無(wú)機(jī)酸(事先要除去所用試劑和實(shí)驗(yàn)用水中的溶解無(wú)機(jī)碳和氮)在線或離線與待測(cè)樣品溶液混合反應(yīng)，使無(wú)機(jī)碳形成二氧化碳；然后將含有反應(yīng)生成二氧化碳的混合溶液排入到一氣液分離器中，在該分離器中混合溶液中的二氧化碳被載氣(流量300-400毫升/分鐘的高純氬)載入到等離子體中電離發(fā)光，通過(guò)使用一個(gè)帶寬為247±5nm的濾光片和透鏡使碳的光譜進(jìn)入到檢測(cè)器光電倍增管中，經(jīng)過(guò)與含碳的標(biāo)準(zhǔn)溶液比較，測(cè)得待測(cè)樣品溶液中無(wú)機(jī)碳總量是56.78毫克/升。此結(jié)果與無(wú)色散紅外分光法有很好的吻合。本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例是添加凈化裝置，使用一個(gè)頻率為40.68MHz、氬氣為工作氣體的電感耦合等離子體做光源，通過(guò)使0.4% (m/v)的硼氫化鈉在線與待測(cè)樣品溶液事先使用在線脫氣機(jī)除去所用溶液中的溶解無(wú)機(jī)碳和酸化后可揮發(fā)的氮化合物)混合反應(yīng)，使樣品中的三價(jià)砷元素形成砷化氫揮發(fā)物。將含有砷化氫揮發(fā)物的混合溶液排入到一氣液分離器中，在該分離器中混合溶液中的砷化氫揮發(fā)物被載氣(流量300毫升/分鐘的高純氬)載入到等離子體中電離發(fā)光，在揮發(fā)物形成分離裝置與等離子體裝置之間加上一個(gè)揮發(fā)物凈化裝置，該凈化裝置是裝有無(wú)水氯化鈣的吸附裝置7和半導(dǎo)體制冷裝置8的串聯(lián)組合。通過(guò)使用I個(gè)帶寬為189±2nm的濾光片和透鏡使砷的光譜進(jìn)入到檢測(cè)器光電倍增管中，經(jīng)過(guò)與含砷的的標(biāo)準(zhǔn)溶液比較，測(cè)得待測(cè)樣品溶液中砷的量是2.3毫克/升。此結(jié)果與原子應(yīng)該法有很好的吻合。本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例是通過(guò)使用兩個(gè)濾光片進(jìn)行測(cè)試的裝置，使用一個(gè)頻率為27.12MHz的氬氣為工作氣體的電感耦合等離子體做光源，通過(guò)使0.5% (m/v)的氯化亞錫溶液(事先要除去所用試劑和實(shí)驗(yàn)用水中的溶解無(wú)機(jī)碳和酸化后可揮發(fā)的氮化合物)在線與待測(cè)樣品溶液混合反應(yīng)，將含有反應(yīng)生成的氫化物的混合溶液排入到一氣液分離器中，在該分離器中混合溶液中的汞蒸氣被載氣(流量300毫升/分鐘的高純氬)載入到等離子體中電離發(fā)光，通過(guò)使用兩個(gè)濾光片(帶通寬分別為小于195nm和大于193nm)和透鏡使汞的光譜進(jìn)入到檢測(cè)器光電倍增管中，經(jīng)過(guò)與含汞的標(biāo)準(zhǔn)溶液比較，測(cè)得待測(cè)樣品溶液中汞的量是0.1毫克/升。此結(jié)果與原子熒光法有很好的吻合。和本專(zhuān)利申請(qǐng)最相似的儀器是目前已有的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜:該裝置與本申請(qǐng)裝置之間的相似和不同點(diǎn)是:
(I)目前的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜通常使用的是霧化(噴霧)進(jìn)樣，偶爾測(cè)定一些元素時(shí)也使用氣態(tài)進(jìn)樣，而本裝置是完全使用氣態(tài)進(jìn)樣。 (2)目前的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜通常使用的是光柵裝置作為分光色散元件，而本裝置是完全使用濾光片做分光元件。相同點(diǎn):都是使用等離子做激發(fā)光源，利用發(fā)射光譜法測(cè)定元素。本儀器裝置的基本原理是:首先溶液中的元素在元素?fù)]發(fā)物發(fā)生分離裝置I中通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成元素?fù)]發(fā)物，該揮發(fā)物隨機(jī)被載氣載入到使元素電離發(fā)光的等離子體裝置2中被電離發(fā)出特征光譜線，該譜線和其它光譜經(jīng)過(guò)濾光片的分光裝置3中的濾光片過(guò)濾分離后，進(jìn)入到光電檢測(cè)裝置4被檢測(cè)出譜線的強(qiáng)度。依據(jù)光譜定量原理進(jìn)行元素的定量檢測(cè)。為了提高檢測(cè)能力，在等離子體光源與光電檢測(cè)器之間有透鏡，在檢測(cè)器與透鏡之間有一個(gè)或多個(gè)濾光片(優(yōu)選1-3個(gè)濾光片)。本發(fā)明的測(cè)定方法，通過(guò)氣態(tài)進(jìn)樣，使溶液中的不能形成揮發(fā)物的元素被分離掉，這樣就可以避免噴霧進(jìn)樣方法所帶來(lái)的這些元素干擾并且通過(guò)氣態(tài)進(jìn)樣來(lái)提高靈敏度，這里所說(shuō)的氣態(tài)進(jìn)樣中的氣液分離裝置，最好是使用非噴霧方法和非鼓泡方法來(lái)使生成的氣態(tài)揮發(fā)物從溶液中自然揮發(fā)到裝置空間，然后被載氣帶入到等離子體中被激發(fā)。如果使用噴霧方法或鼓泡方法分離元素氣態(tài)揮發(fā)物，必將少量非形成揮發(fā)物的元素以泡沫物形式進(jìn)入到等離子體中，被電離發(fā)光可能產(chǎn)生光譜干擾。因此，在此種情況下，最好在揮發(fā)物形成分離裝置與等離子體裝置之間加上一個(gè)揮發(fā)物凈化裝置，該凈化裝置是裝有吸附劑的吸附裝置或半導(dǎo)體制冷裝置，或是二者的串聯(lián)組合以便同時(shí)使用。用來(lái)除去揮發(fā)物夾帶的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)包括:水汽、酸氣及鉀鈉硼等干擾元素。所述的等離子體包括各種等離子體，如ICP、MIP、DCP、⑶等。所說(shuō)的濾光片是指有一個(gè)或多個(gè)濾光片的分光裝置。當(dāng)只有一個(gè)濾光片時(shí)，則使用窄帶濾光片。所述的檢測(cè)裝置是指光電倍增管或CCD等固態(tài)檢測(cè)器。本發(fā)明公開(kāi)的使用氣態(tài)揮發(fā)物進(jìn)樣的等離子體原子發(fā)射光譜測(cè)定元素的方法核與裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的積極效果在于:
(I)使用氣態(tài)進(jìn)樣方法，可以分離掉溶液中共存的大部分干擾元素，少量不能分離掉的干擾，可以通過(guò)凈化裝置和濾光片進(jìn)一步消除。(2)因?yàn)椴皇褂霉鈻牛燥@著的提高了測(cè)定靈敏度，同時(shí)減低了儀器成本，使儀器研發(fā)生產(chǎn)更容易進(jìn)行。(3)同時(shí)使用氣態(tài)進(jìn)樣和濾光片，對(duì)一些特定元素的分析，比如碳氮砷汞等，有著其它分析方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，特別是檢出限的顯著降低和儀器的低廉價(jià)格。


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圖1為使用氣態(tài)揮發(fā)物進(jìn)樣的等離子體原子發(fā)射光譜測(cè)定元素的裝置結(jié)構(gòu)示意 圖2為凈化裝置結(jié)構(gòu)示意 圖3為吸附裝置結(jié)構(gòu)示意 圖4為半導(dǎo)體制冷裝置；
其中:
I為元素?fù)]發(fā)物發(fā)生分離裝置；
2為使元素電離發(fā)光的等離子體裝置；
3至少含有一個(gè)濾光片分光裝置；
4含有光電倍增管或CCD固態(tài)檢測(cè)器的光電檢測(cè)裝置；
5為透鏡裝置；
6為揮發(fā)物凈化裝置；
7為吸附裝置；
8為半導(dǎo)體制冷裝置；
19為吸附管；
20為吸附劑 21為水霧冷凝管；
22半導(dǎo)體制冷；
a為載氣及元素?fù)]發(fā)物入口 ；b為載氣及元素?fù)]發(fā)物出口。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明，這里所述實(shí)施例的方案，不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人員按照本發(fā)明的精神可以對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和變化，所述的這些改進(jìn)和變化都應(yīng)視為在本發(fā)明的范圍內(nèi)，本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)由權(quán)利要求來(lái)限定。實(shí)施例1.如圖1-4所示進(jìn)樣，使用蠕動(dòng)泵分別抽取待測(cè)定的樣品溶液和1%的稀鹽酸溶液(事先要除去所用試劑和實(shí)驗(yàn)用水中的氮?dú)?，兩個(gè)溶液流速均為2毫升/分鐘，兩個(gè)溶液在內(nèi)徑
1.2 _的T型玻璃管中混合反應(yīng)，使溶液中無(wú)機(jī)碳生成二氧化碳，混合液及二氧化碳被泵到氣液分離器中(元素?fù)]發(fā)物發(fā)生分離裝置I )，使混合溶液沿分離器內(nèi)壁流下，然后再流過(guò)底部的玻璃燒結(jié)料篩板，在篩板下面通入載氣(高純氬，流量300毫升/分鐘)使反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w被分離出來(lái)并被載氣載入到一個(gè)內(nèi)徑為0.5厘米，長(zhǎng)度為0.5米的半導(dǎo)體冷凝管(半導(dǎo)體制冷裝置8)，冷凝下的水汽別排到氣液分離器中隨廢液抽走。而被冷凝凈化后的載氣和二氧化碳被載入到本儀器中測(cè)定。使用頻率40.68MHz的電感耦合等離子體(使元素電離發(fā)光的等離子體裝置2)激發(fā)碳光譜發(fā)射，采用垂直觀測(cè)方式，使二氧化碳中碳的譜線經(jīng)過(guò)一個(gè)物鏡是9厘米、像距8.5厘米、有效孔徑3厘米、曲率半徑8.7厘米的透鏡(透鏡裝置5)聚焦后，再經(jīng)過(guò)一個(gè)帶寬為247±5nm的濾光片(濾光片分光裝置3)進(jìn)入到檢測(cè)器光電倍增管，型號(hào)R166中(含有光電倍增管或CCD固態(tài)檢測(cè)器的光電檢測(cè)裝置4)，經(jīng)過(guò)與含碳的標(biāo)準(zhǔn)溶液比較，測(cè)得待測(cè)樣品溶液中無(wú)機(jī)碳總量是56.78毫克/升。此結(jié)果與無(wú)色散紅外分光法有很好的吻合。實(shí)施例2
使用一個(gè)頻率為40.68MHz的電感耦合等離子體2做光源，氬氣為工作氣體，通過(guò)使稀無(wú)機(jī)酸(事先要除去所用試劑和實(shí)驗(yàn)用水中的溶解無(wú)機(jī)碳)在線或離線與待測(cè)樣品溶液混合反應(yīng)，將含有反應(yīng)生成二氧化碳的混合溶液排入到一氣液分離器中1，在該分離器中混合溶液中的二氧化碳被載氣(流量300毫升/分鐘的高純氬)載入到等離子體中電離發(fā)光，通過(guò)使用一個(gè)帶寬為247±5nm的濾光片3和透鏡5使碳的光譜進(jìn)入到檢測(cè)器光電倍增管中2，經(jīng)過(guò)與含碳的標(biāo)準(zhǔn)溶液比較，測(cè)得待測(cè)樣品溶液中無(wú)機(jī)碳總量是56.78毫克/升。此結(jié)果與無(wú)色散紅外分光法有很好的吻合。實(shí)施例3
使用一個(gè)頻率為27.12MHz的氬氣為工作氣體的電感耦合等離子體做光源，通過(guò)使用
0.1M的尿素溶液(事先要除去所用試劑和實(shí)驗(yàn)用水中溶解的氮?dú)夂投趸?在線或離線與待測(cè)樣品溶液混合反應(yīng)，將含有反應(yīng)生成的氮?dú)饣旌先芤号湃氲揭粴庖悍蛛x器中，在該分離器中混合溶液中經(jīng)反應(yīng)生成的氮?dú)獗惠d氣(流量300毫升/分鐘的高純氬)載入到等離子體中電離發(fā)光，通過(guò)使用一個(gè)帶寬為174±10nm的濾光片和透鏡使碳的光譜進(jìn)入到檢測(cè)器光電倍增管中，經(jīng)過(guò)與含亞硝酸根的標(biāo)準(zhǔn)溶液比較，測(cè)得待測(cè)樣品溶液中亞硝酸根總量是6.80毫克/升。此結(jié)果與無(wú)比色分光光度法有很好的吻合。
實(shí)施例4
使用一個(gè)電感耦合等離子體做光源(頻率為40.68MHz，氬氣為工作氣體)，通過(guò)使0.2%(m/v)的硼氫化鈉在線與含三價(jià)砷的待測(cè)樣品溶液(二溶液事先使用在線脫氣機(jī)除去所用溶液中的溶解無(wú)機(jī)碳和酸化后可揮發(fā)的氮化合物)混合反應(yīng)，將含有反應(yīng)生成的砷化氫揮發(fā)物的溶液排入到一氣液分離器中，在該分離器中混合溶液中的氫化物被載氣(流量300毫升/分鐘的高純氬)載入到等離子體中電離發(fā)光，在揮發(fā)物形成分離裝置與等離子體裝置之間加上一個(gè)揮發(fā)物凈化裝置6，該凈化裝置是裝有氯化鈣吸附劑20的吸附裝置7和半導(dǎo)體制冷裝置8的串聯(lián)組合。通過(guò)使用一個(gè)帶寬為189±5nm的濾光片3和透鏡5使砷的光譜進(jìn)入到檢測(cè)器光電倍增管中4，經(jīng)過(guò)與含砷的標(biāo)準(zhǔn)溶液比較，測(cè)得待測(cè)樣品溶液中砷的量是0.5毫克/升。此結(jié)果與原子熒光法有很好的吻合。實(shí)施例5
(I)通過(guò)使1% (m/v)的氯化亞錫溶液在線與待測(cè)樣品溶液(2%的鹽酸)混合反應(yīng)(兩個(gè)溶液流速與實(shí)施例1相同，(事先要除去所用試劑和實(shí)驗(yàn)用水中的溶解無(wú)機(jī)碳和酸化后可揮發(fā)的氮化合物)，將混合溶液排入到一氣液分離器中，在該分離器中混合溶液中的汞蒸氣被載氣(流量300毫升/分鐘的高純氬)載入到一個(gè)電感耦合等離子體(頻率為40.68MHz，氬氣為工作氣體)中電離發(fā)光，通過(guò)使用兩個(gè)濾光片(帶通寬分別為小于195nm和大于193nm)和透鏡使汞的光譜進(jìn)入到檢測(cè)器光電倍增管中，經(jīng)過(guò)與含汞的標(biāo)準(zhǔn)溶液比較，測(cè)得待測(cè)樣品溶液中汞的量是0.1毫克/升。此結(jié)果與原子熒光法有很好的吻合。實(shí)施例6
使用一個(gè)電感耦合等離子體做光源(頻率為40.68MHz，氬氣為工作氣體)，通過(guò)使0.4%(m/v)的硼氫化鈉在線與待測(cè)樣品溶液混合反應(yīng)(兩個(gè)溶液流速與實(shí)施例1相同)，將含有反應(yīng)生成的氫化物的混合溶液排入到一氣液分離器中，在該分離器中混合溶液中的氫化物被載氣(流量300毫升/分鐘的高純氬)載入到等離子體中電離發(fā)光，在揮發(fā)物形成分離裝置I與等離子體裝置2之間加上一個(gè)揮發(fā)物凈化裝置6，該凈化裝置是裝有碳酸鈣吸附劑的吸附裝置7和半導(dǎo)體制冷裝置8的串聯(lián)組合。通過(guò)使用兩個(gè)帶寬為214±5nm的濾光片3和透鏡5使砷的光譜進(jìn)入到檢測(cè)器光電倍增管中1，經(jīng)過(guò)與含砷的標(biāo)準(zhǔn)溶液比較，測(cè)得待測(cè)樣品溶液中砷的量是1.5毫克/升。此結(jié)果與原子吸收法有很好的吻合。實(shí)施例7 (對(duì)比試驗(yàn)):
如圖1-4所示進(jìn)樣，使用蠕動(dòng)泵分別抽取含無(wú)機(jī)碳的標(biāo)準(zhǔn)溶液和1%的稀鹽酸溶液(事先要除去所用試劑和實(shí)驗(yàn)用水中的氮?dú)?，兩個(gè)溶液流速均為2毫升/分鐘，兩個(gè)溶液在內(nèi)徑1.2 _的T型玻璃管中混合反應(yīng)，使溶液中無(wú)機(jī)碳生成二氧化碳，混合液及二氧化碳被泵到氣液分離器中(元素?fù)]發(fā)物發(fā)生分離裝置I )，使混合溶液沿分離器內(nèi)壁流下，然后再流過(guò)底部的玻璃燒結(jié)料篩板，在篩板下面通入載氣(高純氬，流量300毫升/分鐘)使反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w被分離出來(lái)并被載氣載入到一個(gè)內(nèi)徑為0.5厘米，長(zhǎng)度為0.5米的半導(dǎo)體冷凝管(半導(dǎo)體制冷裝置8)，冷凝下的水汽別排到氣液分離器中隨廢液抽走。而被冷凝凈化后的載氣和二氧化碳被載入到本儀器中測(cè)定。使用頻率40.68MHz的電感耦合等離子體(使元素電離發(fā)光的等離子體裝置2 )激發(fā)碳光譜發(fā)射，采用垂直觀測(cè)方式，按通常的外表法(5點(diǎn))制作無(wú)機(jī)碳的標(biāo)準(zhǔn)曲線并且測(cè)定檢出限及精密度(用50μ g/L的無(wú)機(jī)碳)。下面分別使用兩種方法和裝置進(jìn)行碳的測(cè)定:方法一，本發(fā)明方法:使二氧化碳中碳的譜線經(jīng)過(guò)一個(gè)物鏡是9厘米、像距8.5厘米、有效孔徑3厘米、曲率半徑8.7厘米的透鏡(透鏡裝置5)聚焦后，再經(jīng)過(guò)一個(gè)帶寬為247±5nm的濾光片(濾光片分光裝置3)進(jìn)入到檢測(cè)器光電倍增管，型號(hào)R166中(含有光電倍增管或CXD固態(tài)檢測(cè)器的光電檢測(cè)裝置4)。方法二，使用商品化的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜。使用一個(gè)用中階梯光散做為色散元件，光電倍增管為檢測(cè)器、頻率40.68MHz的商品化的電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀做常規(guī)對(duì)照測(cè)定。兩組測(cè)定結(jié)果見(jiàn)下表:
權(quán)利要求
1.一種使用氣態(tài)進(jìn)樣的等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定元素的裝置，其特征在于該裝置包括:元素?fù)]發(fā)物發(fā)生分離裝置(I)、使元素電離發(fā)光的等離子體裝置(2)、至少含有一個(gè)濾光片的分光裝置(3)、透鏡裝置(5)、含有光電倍增管或CCD等固態(tài)檢測(cè)器的光電檢測(cè)裝置(4)。
2.權(quán)利要求1所述的裝置，其中透鏡裝置(5)在等離子體裝置(2)與濾光片(3)之間。
3.權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于當(dāng)使用硼氫化鈉為還原劑來(lái)使待測(cè)元素形成氫化物揮發(fā)物時(shí)，在元素?fù)]發(fā)物發(fā)生分離裝置(I)與等離子體裝置(2)之間加有揮發(fā)物凈化裝置(6)。
4.權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于凈化裝置(6)包括:吸附裝置(7)或(和)半導(dǎo)體制冷裝置(8)、載氣及元素?fù)]發(fā)物入口(a)、載氣及元素?fù)]發(fā)物出口(b)。
5.權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于吸附裝置(7)包括:吸附管(19)、吸附劑(20);半導(dǎo)體制冷裝置(8)包括:水霧冷凝管(21)、半導(dǎo)體制冷片(22)。
6.權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于所述的等離子體裝置(2)包括電感耦合等離子體、直流等離子體、微波誘導(dǎo)等離子體、電容耦合微波等離子體、微波等離子體炬、交直流電弧、電火花及輝光放電等離子體。
7.一種采用權(quán)利要求1所述的使用氣態(tài)揮發(fā)物進(jìn)樣的等離子體原子發(fā)射光譜裝置測(cè)定元素的方法，特征在于按如下的步驟進(jìn)行: (1)通過(guò)化學(xué)蒸汽發(fā)生反應(yīng)，使元素形成①二氧化碳、一氧化碳、氯仿含碳?xì)鈶B(tài)化合物；或形成②氮?dú)?、一氧化氮、二氧化氮、氨氣含氮揮發(fā)化合物；或形成③元素氫化物、單質(zhì)汞揮發(fā)物；或④元素以其它形式形成的氣態(tài)揮發(fā)物； (2)將含有生成揮發(fā)物的混合溶液排入到氣一液分離器中，在該分離器中溶液中的揮發(fā)物被流量100-400毫升/分鐘載氣，載入到等離子體中電離發(fā)光； (3)通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)濾光片和透鏡使元素的光譜進(jìn)入到檢測(cè)器光電倍增管中，經(jīng)過(guò)與含元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液比較，測(cè)得待測(cè)樣品溶液中無(wú)機(jī)元素總量。
8.權(quán)利要求7所述測(cè)定元素的方法，其特征在于檢測(cè)的元素為:碳、氮、碘、砷、汞、銻、秘、鉛、錫、硒、鍺、締、 鎘、金、銀、鋅、猛、鐵、鈷、鎳、銀、銅、鉻、釕、錯(cuò)、!B、鋨、銥、鉬。
9.權(quán)利要求8所述測(cè)定元素的方法，其中檢測(cè)的元素為碳、氮、碘、砷、汞、銻、鉍、鉛、錫、硒、鍺、締、鎘、金m、鋨、銥。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種使用氣態(tài)進(jìn)樣的等離子體原子發(fā)射光譜分析方法和裝置，其方法包括使用氣態(tài)進(jìn)樣分離基體干擾并提高檢測(cè)靈敏度、使用等離子體激發(fā)元素產(chǎn)生光譜、使用一個(gè)或多個(gè)濾光片來(lái)進(jìn)一步排除光譜干擾及使用光電檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)元素光譜。其裝置包括元素?fù)]發(fā)物發(fā)生分離裝置1，等離子體形成裝置2，濾光片裝置3和檢測(cè)裝置4。本儀器裝置中不使用光柵做分光元件，通過(guò)同時(shí)使用元素?fù)]發(fā)物形成分離裝置及一個(gè)或多個(gè)濾光片來(lái)進(jìn)行選擇性測(cè)定元素并使測(cè)定具有很高的靈敏度。該分析裝置具有裝置簡(jiǎn)單、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N21/73GK103196894SQ20131007949
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月13日
發(fā)明者段旭川 申請(qǐng)人:天津師范大學(xué)