上(shang)世紀60年代(dai)中期，美(mei)國Fassel和(he)(he)英(ying)國Greenfield分(fen)別報道(dao)了(le)各自取得的重(zhong)要(yao)研究成(cheng)果，創(chuang)立了(le)電感耦合等離子體原子發射光譜(pu)(ICP-AES)新技(ji)術。1975年美(mei)國熱電佳爾(er)-阿許(xu)公司(TJA)生產了(le)世界上(shang)第一(yi)臺(tai)商用(yong)ICP-AES，儀器的商品化有力地推動了(le)ICP-AES分(fen)析技(ji)術的應用(yong)和(he)(he)發展。

　　ICP-AES法(fa)(fa)既(ji)具(ju)(ju)有原子(zi)發(fa)射(she)光(guang)譜(pu)(pu)法(fa)(fa)(AES)多元素同時測定的(de)(de)優點，又(you)具(ju)(ju)有原子(zi)吸收光(guang)譜(pu)(pu)法(fa)(fa)(AAS)溶液(ye)進(jin)樣的(de)(de)靈活性(xing)和穩定性(xing)，在主、次、痕量成(cheng)分(fen)的(de)(de)多元素同時測定，固(gu)、液(ye)、氣態(tai)樣品直(zhi)接分(fen)析(xi)(xi)等方面具(ju)(ju)有很好的(de)(de)效(xiao)果，堪稱理想的(de)(de)分(fen)析(xi)(xi)方法(fa)(fa)。經過半個(ge)多世紀的(de)(de)發(fa)展(zhan)，其應用(yong)范圍(wei)是原子(zi)光(guang)譜(pu)(pu)分(fen)析(xi)(xi)技術中最為廣泛的(de)(de)一種，由無機物分(fen)析(xi)(xi)，擴展(zhan)到有機、生化、生命科學(xue)分(fen)析(xi)(xi)領域，以及當前(qian)備(bei)受關注的(de)(de)環境(jing)檢測及食品安(an)全監(jian)控等方面，已成(cheng)為當前(qian)最具(ju)(ju)優越分(fen)析(xi)(xi)性(xing)能和實用(yong)價(jia)值的(de)(de)實驗室必備(bei)檢測手段。

　　2014年(nian)10月19-21日，由中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)工程院、中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)合格評(ping)定(ding)國(guo)家認可(ke)委員(yuan)會(hui)(hui)(hui)、中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)標(biao)準(zhun)化協會(hui)(hui)(hui)、中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)金屬學會(hui)(hui)(hui)、國(guo)際鋼鐵工業分析(xi)(xi)委員(yuan)會(hui)(hui)(hui)、中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)鋼研科技(ji)集團有限(xian)公司主(zhu)辦的“中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)科學儀器設備與試驗技(ji)術(shu)高(gao)峰論壇”、“第四屆中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)能力(li)驗證與標(biao)準(zhun)樣(yang)品論壇”、“CCATM’2014國(guo)際冶(ye)金及材料分析(xi)(xi)測試學術(shu)報告會(hui)(hui)(hui)”在北京國(guo)際會(hui)(hui)(hui)議中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)舉行。10月20日下(xia)午，濕法分析(xi)(xi)(ICP-AES\ICP-MS\AAA\其(qi)他)分會(hui)(hui)(hui)場(chang)報告會(hui)(hui)(hui)舉行，50余位業內知名(ming)專家、學者、技(ji)術(shu)人員(yuan)出(chu)席了會(hui)(hui)(hui)議。

　　北京NIL國(guo)(guo)際(ji)實驗室能力驗證研究中心鄭國(guo)(guo)經(jing)(jing)教(jiao)授做題為(wei)“原子光譜(pu)儀器新(xin)進展—ICP-AES發展動(dong)(dong)態”的(de)報告。每(mei)一屆BCEIA期(qi)間，中國(guo)(guo)分(fen)析測試協會都(dou)會組織各領域的(de)專家對相關儀器、零部件的(de)水平、技術特點、發展前景進行評(ping)述。鄭國(guo)(guo)經(jing)(jing)教(jiao)授是BCEIA儀器評(ping)議光譜(pu)組的(de)組長，在此次報告中鄭國(guo)(guo)經(jing)(jing)教(jiao)授詳細(xi)評(ping)述了近年來原子光譜(pu)中ICP-AES儀器技術與應用的(de)最新(xin)發展動(dong)(dong)態。

　　ICP-AES儀器技術發展動態

　　(1)儀器分辨率有明顯提高

　　譜(pu)(pu)線干擾是ICP-AES光(guang)譜(pu)(pu)分析的(de)主要(yao)影響因(yin)素，所(suo)以ICP-AES儀(yi)器需要(yao)高分辨(bian)(bian)率(lv)(lv)的(de)光(guang)學系(xi)統(tong)，才能最大限度減低光(guang)譜(pu)(pu)干擾。中階梯光(guang)柵-棱鏡(jing)雙色散系(xi)統(tong)和超百萬(wan)像素的(de)固體檢(jian)測器使 ICP-AES的(de)分辨(bian)(bian)率(lv)(lv)達(da)到(dao)(dao)“極致”。近(jin)期(qi)的(de)新品儀(yi)器均標稱，儀(yi)器的(de)光(guang)學分辨(bian)(bian)率(lv)(lv)達(da)到(dao)(dao)0.003nm或像素分辨(bian)(bian)率(lv)(lv)為0.002nm。儀(yi)器的(de)譜(pu)(pu)線實(shi)際分辨(bian)(bian)率(lv)(lv)可以達(da)到(dao)(dao)0.005nm的(de)效果(guo)。

　　(2)高頻電源采用全固態數字式發生器成為主流配置

　　全(quan)固(gu)態(tai)RF發生器使儀器結構(gou)更為緊(jin)湊(cou)、運行更加穩(wen)定(ding)，可達到穩(wen)定(ding)性(xing)≤1.0%、重復性(xing)≤1.0%。頻率已經優化在(zai)27.12MHz 及40.68MHz，不同廠家均(jun)有選(xuan)用，效果(guo)相近(jin)，均(jun)有很好的分析性(xing)能。

　　國(guo)內在(zai)這(zhe)方面正(zheng)在(zai)迎頭趕上，近年來(lai)武(wu)漢(han)地(di)質大(da)學與(yu)計(ji)量院(yuan)聯合研制的(de)數字式高效全固態 ICP光(guang)源(yuan)系統已取得成(cheng)果，采(cai)用(yong)全數字化設計(ji)，功率調節采(cai)用(yong)數字式控制，頻率為27.12 MHz，可(ke)調范圍為100 W~1600 W，將大(da)大(da)促進國(guo)產ICP-AES儀器(qi)的(de)發展。

　　(3) 炬管垂直放置，雙向觀測同時進行，已成為全新配置

　　自從上世紀末，推(tui)出(chu)(chu)端視技(ji)術以提高(gao)ICP-AES的(de)檢出(chu)(chu)靈敏(min)度以來，據采用水(shui)平(ping)炬(ju)管(guan)，雙向交替觀(guan)測。經實(shi)際使用發(fa)現(xian)水(shui)平(ping)炬(ju)管(guan)不是最(zui)佳(jia)配(pei)置，因(yin)此(ci)垂(chui)直炬(ju)管(guan)成為全新配(pei)置，同時推(tui)出(chu)(chu)雙向同時觀(guan)測技(ji)術。實(shi)驗中發(fa)現(xian)水(shui)平(ping)炬(ju)管(guan)易(yi)產生鹽分(fen)、碳粒的(de)凝結和水(shui)滴的(de)產生，而垂(chui)直炬(ju)管(guan)設置可防止(zhi)這些情(qing)況出(chu)(chu)現(xian)，并能(neng)提高(gao)分(fen)析有機(ji)樣品和高(gao)鹽樣品時的(de)穩(wen)定性。

　　(4)檢測器結合不斷深化的軟件功能，多譜線擬合扣除光譜干擾、多波長分析數據自動判別，創造即開即用、高通量快速檢測技術

　　固體檢測(ce)器不斷改進提高(gao)，新一(yi)代(dai)CCD/CID檢測(ce)器具有高(gao)靈(ling)敏(min)度(du)、高(gao)量子化效(xiao)率(lv)(lv)，像素分辨率(lv)(lv)可達到優于0.003nm。

　　強大的(de)軟(ruan)件功能，一次測量(liang)可同時采(cai)集(ji)多(duo)條譜線及背(bei)景信息，記錄所有元素的(de)分析譜線數據(ju)(ju)(ju)，可在測量(liang)后對任何元素及其干擾(rao)直接進行數據(ju)(ju)(ju)處理，或可以(yi)隨時在方法(fa)中添加其他譜線，進行數據(ju)(ju)(ju)再(zai)(zai)處理，不需重新再(zai)(zai)做分析。使ICP-AES的(de)測定(ding)達到(dao)高樣品通(tong)量(liang)、低消耗成本的(de)效果，“全譜全讀”的(de)分析摸式。

　　(5)儀器分析性能明顯提高，分析波長范圍向近紅外區和遠紫外區擴展，檢出限有很大提高

　　波長(chang)范圍(wei)逐漸擴大，紫外向130nm、紅外向1100nm擴展。在遠(yuan)紫外光(guang)區有很多(duo)譜(pu)線干擾少的(de)(de)靈敏分(fen)析線，因此努力拓寬180nm以下的(de)(de)分(fen)析譜(pu)線的(de)(de)應用(yong)，一是提高測(ce)定下限，二是消除(chu)干擾，三是擴大測(ce)定范圍(wei)。

　　(6)溶液高通量自動進樣及省時、省氣、高效設計達到即開即用的效果

　　采(cai)用溶液高通(tong)量自動(dong)(dong)進(jin)樣(yang)技術，縮短進(jin)樣(yang)及沖洗時間，提高進(jin)樣(yang)頻率(lv)，實(shi)現高通(tong)量自動(dong)(dong)進(jin)樣(yang)。

　　氣路(lu)設計上也依據高(gao)效(xiao)節能(neng)的(de)理(li)念，滿(man)足(zu)省時—開機(ji)即用(yong)(5分(fen)鐘);省氣—無(wu)需(xu)提前和延時吹掃(sao)，所有吹掃(sao)的(de)氬氣和冷(leng)卻氣體都將引入等離子氣充分(fen)利用(yong); 高(gao)效(xiao)—高(gao)濃鹽(yan)、有機(ji)樣、高(gao)低(di)濃度(du)一次完成測(ce)定。

　　(7)激光剝蝕固體進樣等配件已成為性能優越的商品，擴大了ICP-AES分析應用范圍

　　將(jiang)激光剝蝕(LA)超微粒子采樣(yang)技(ji)術(shu)與ICP-AES分(fen)(fen)析技(ji)術(shu)相結合構成(cheng)LA-ICP-AES, 形成(cheng)固體樣(yang)品(pin)直接(jie)進樣(yang)的分(fen)(fen)析技(ji)術(shu)，已成(cheng)商品(pin)配件。

　　近年來ICP-AES新產品

　　ICP-AES儀(yi)器技術(shu)進展，從提(ti)高(gao)分析能力(li)考慮，提(ti)高(gao)儀(yi)器分辨(bian)率(lv)是關注點;改(gai)進儀(yi)器的使用流程，提(ti)高(gao)開(kai)機即用能力(li)，減低氣(qi)體消耗是主流。

　　近年來出現新品：耶拿高分(fen)辨率ICP儀(yi)器(qi)(qi)-PQ9000型(xing)、利(li)曼CMOS固態檢測(ce)器(qi)(qi)ICP儀(yi)器(qi)(qi)-Prodigy7型(xing)、安捷倫同(tong)步雙向觀測(ce)儀(yi)器(qi)(qi)-ICP5100型(xing)、珀金(jin)埃爾默平(ping)板型(xing)等離子光譜(pu)儀(yi)器(qi)(qi)-Optima 8300型(xing)、聚光科技的 ICP-5000型(xing)等。

 　　耶拿 PQ9000:以耶拿的光(guang)學(xue)優勢，高分辨率中階梯光(guang)柵(zha)-棱鏡二(er)級色散，達(da)到(dao)光(guang)學(xue)分辨率 0.003nm。

　　利曼(man) ICP-Prodigy7：首(shou)臺采(cai)用(yong)CMOS固態檢測器的ICP-AES。CMOS與(yu)目(mu)前(qian)通常采(cai)用(yong)的固體檢測器CCD或CID不同，其信(xin)號采(cai)集及處理速度快于常規的CCD/CID。

　　安捷倫 ICP-OES 5100：智能光(guang)譜組(zu)合技術(DSC)可實現同步(bu)的水平和(he)垂直(zhi)雙向(xiang)同時觀測，是一(yi)個全(quan)新概念。

　　珀金埃爾默(mo)PE 8300：平板型等離子體降(jiang)低Ar氣消耗量至8 L/min。

　　聚光(guang)(guang)科技(ji) ICP-5000：國內率先實現(xian)了商品(pin)化(hua)的(de)全譜型(xing)(xing)儀器，有多項自主(zhu)(zhu)研發技(ji)術(shu)：自主(zhu)(zhu)研發的(de)自激(ji)式全固(gu)態RF電源及匹配技(ji)術(shu)、小型(xing)(xing)化(hua)中階梯二維分(fen)光(guang)(guang)系統光(guang)(guang)路技(ji)術(shu)、自行研發的(de)深制冷面陣CCD高速數采系統，分(fen)析軟件上也(ye)有多項創新。

　　ICP-AES應用進展

　　ICP-AES分析(xi)由于其優越(yue)的分析(xi)性能，已經(jing)在很多領域的得到(dao)廣(guang)泛應(ying)用，很多分析(xi)方法(fa)作為分析(xi)標(biao)(biao)準已經(jing)納入國家標(biao)(biao)準及行業(ye)標(biao)(biao)準。

　　目前ICP-AES法納入國家標準(GB/T)和行業標準:

　　質檢出(chu)版社2011年出(chu)版的：電感耦合等離子(zi)體(ti)原(yuan)子(zi)發(fa)射光譜分(fen)析技術標準匯篇

　　ICP-AES應用動態

　　由于(yu)ICP-AES技術的(de)不斷發展，逐漸實現了快速、低成(cheng)本、高通量的(de)分析。特別適(shi)應用在環境、制藥、食品(pin)安全(quan)或工(gong)業分析等(deng)領域上，ICP-AES分析已成(cheng)低成(cheng)本的(de)檢(jian)測(ce)方法。

　　從近年來在各公(gong)開刊(kan)(kan)物(wu)(wu)上發表的文獻可以看出(chu)ICP-AES已經成為日常分析(xi)手段。查近兩年2013-2014公(gong)開出(chu)版刊(kan)(kan)物(wu)(wu)中論(lun)文有關于ICP-AES分析(xi)的論(lun)文就有693篇(pian)(pian)(pian): 2014年228篇(pian)(pian)(pian)，2013年465篇(pian)(pian)(pian)。其中出(chu)自“冶金分析(xi)”46篇(pian)(pian)(pian);“光譜實(shi)驗室(shi)”33篇(pian)(pian)(pian);“中國無機(ji)分析(xi)化學(xue)”23篇(pian)(pian)(pian);“光譜學(xue)與(yu)光譜分析(xi)”14篇(pian)(pian)(pian);“化學(xue)分析(xi)計量”13篇(pian)(pian)(pian);“巖礦測試12篇(pian)(pian)(pian)等，可見其應(ying)用范圍(wei)很(hen)廣。

　　直接測定

　　ICP-AES分析通過選用(yong)合(he)適儀器(qi)和分析譜線大多情況下均可(ke)以進行直接測定(ding)。主要(yao)是(shi)解決樣(yang)品處(chu)理問(wen)題(ti)和譜線干擾問(wen)題(ti)。各類儀器(qi)新(xin)品均是(shi)為了實現各類樣(yang)品直接測定(ding)的需要(yao)。從分析對象看主要(yao)還是(shi)歸結為：

　　無機(ji)物的(de)分析(xi)(xi)：通(tong)過(guo)選(xuan)用(yong)合(he)適儀(yi)器(qi)和分析(xi)(xi)譜線大多(duo)情況(kuang)下均可(ke)以進行直接(jie)測(ce)定。主要(yao)(yao)是(shi)解決(jue)樣(yang)品(pin)處(chu)理問(wen)題(ti)和譜線干擾問(wen)題(ti)。有機(ji)物分析(xi)(xi)：通(tong)過(guo)選(xuan)用(yong)合(he)適儀(yi)器(qi)和分析(xi)(xi)譜線大多(duo)情況(kuang)下可(ke)以進行直接(jie)測(ce)定。主要(yao)(yao)是(shi)分解有機(ji)樣(yang)品(pin)的(de)處(chu)理問(wen)題(ti)和儀(yi)器(qi)的(de)條件設(she)定問(wen)題(ti)。

　　分離分析

　　ICP-AES作為一種(zhong)元素測定的(de)分(fen)析(xi)手段，采(cai)用(yong)簡易分(fen)離后測定，可以解決(jue)沒有現成分(fen)析(xi)方法或成分(fen)復雜無(wu)法進行直接測定樣品分(fen)析(xi)問題，也可通過分(fen)離富集提高其測定下限，有更(geng)為廣泛的(de)應用(yong)價值。

　　如：用離子交換纖維柱分離鉻(Ⅲ)和鉻(Ⅵ)有很好的分離效果，分離后的 Cr(Ⅲ) 和 Cr(Ⅵ) 可用 ICP-AES分別測量—實現價態分析;用氫氧化鑭共沉淀分離ICP-AES法測定銅精礦中鉛、砷、銻、鉍雜質元素;用反相色層分離ICP-AES法測定可燃毒物(Gd,U)O₂中12種微量元素等。

　　氣體進樣分析

　　ICP-AES法通過氫化物發生以氣態氫化物發生方式進樣，提高了測定靈敏度。另外，以氣體進樣方式，可以解決特殊的分析需求。如：以發生CO₂方(fang)式可(ke)以測碳(tan)(tan)、碳(tan)(tan)酸鹽含量。

　　固體進樣分析

　　LA-ICP-AES開拓了(le)ICP-AES的(de)固體進樣分(fen)析(xi)(xi)方法，已有商品配件(jian)可(ke)供選(xuan)用。例如：LA-ICP-AES法分(fen)析(xi)(xi)中(zhong)低合金(jin)鋼中(zhong)多元素(su)的(de)研(yan)究，除Si元素(su)外，其它元素(su)線性相關系數均(jun)大于(yu)0.999。

　　雖然當前(qian)人們更多地關(guan)注于質譜(pu)分(fen)析儀器(qi)，對(dui)于原(yuan)子光(guang)譜(pu)的(de)地位與應(ying)用(yong)產(chan)生了懷疑，但是(shi)對(dui)于無(wu)機元素(su)測(ce)定，原(yuan)子光(guang)譜(pu)仍是(shi)最佳方法。特別是(shi)ICP-AES已成(cheng)為實驗室(shi)必(bi)備的(de)檢測(ce)手(shou)段。而環境安全、食品安全中有毒有害元素(su)的(de)檢測(ce)是(shi)長(chang)期存在(zai)的(de)需(xu)要，因此ICP-AES分(fen)析儀器(qi)的(de)發(fa)展仍得到極(ji)大的(de)關(guan)注。（撰稿人：劉豐秋）