電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定重鈣中鉛、砷、鉻、鎘含量探析

張風英

（山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟南 250014）

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，使得農(nóng)業(yè)行業(yè)發(fā)展迅猛，對農(nóng)業(yè)化肥的使用次數(shù)也在逐漸增加，環(huán)境的破壞程度日益提升。面對此種情況，相關人員就需要加強環(huán)境保護工作，對農(nóng)業(yè)化肥中含有的有毒有害成分進行檢測，從而對農(nóng)業(yè)化肥進行控制，保證農(nóng)作物生長質(zhì)量?；诖?，本文就對電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定重鈣中鉛、砷、鉻、鎘含量進行探析。

1 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的工作原理分析

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀是難容合金等重金屬元素的測量儀器，主要是由高頻振蕩器和耦合系統(tǒng)組成，在工作過程中高頻振蕩器產(chǎn)生高頻電流，在此種情況下，高頻電流流經(jīng)耦合系統(tǒng)發(fā)生管上端的銅制內(nèi)部用水冷卻的管狀線圈上，然后進行重金屬等離子的測量工作[1]。電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀在工作過程中應用的主要原理是高頻振蕩器發(fā)生的高頻電流等多種技術，在工作前期，此設備處于基態(tài)原子，并且能量呈現(xiàn)在最低情況，在此種情況下，當電流流經(jīng)后就會將設備的吸收特定能力進行激發(fā)，吸收不同金屬元素的能量，然后經(jīng)所吸收的金屬元素能量以特征普線的形式呈現(xiàn)出來，從而實現(xiàn)金屬元素的測量工作。

2 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的組成結構分析

2.1 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的等離子體部分

在電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀中，等離子體是重要的發(fā)光源，在光譜儀中主要以一種氣體的形式存在，主要是由高頻發(fā)生器、霧化器、等離子矩管這三部分內(nèi)容所組成，具體結構如圖1所示。等離子矩管主要是由石英玻璃所組成的，結構為內(nèi)管、中管和外管三個部分，這三個部分在工作過程中相互獨立，且彼此聯(lián)系。輔助性氣體氬氣在工作過程中主要存在等離子體的內(nèi)管中，當被測量樣品溶液流經(jīng)等離子體內(nèi)管時，由于輔助性氣體氬氣具有較高的穩(wěn)定性，在工作過程中不會與樣品溶液發(fā)生化學反應，從而使得產(chǎn)生的光譜線具有較高的準確性。

圖1 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的等離子體矩管結構

2.2 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的霧化器結構

圖2 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀霧化器鉑網(wǎng)示意圖

霧化器主要是進行霧化反應的場所，直接關系到電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的重金屬測量質(zhì)量。因此，面對此種情況，相關人員需要合理選擇霧化器，保證霧化器的性能，保證金屬含量測量結果。通常情況下，相關人員將需要測量的溶液導入霧化器中，讓被測量容器在霧化器中發(fā)生霧化反應形成氣溶膠，然后在氬氣的作用下，將氣溶膠引入到等離子體發(fā)射光譜儀的火焰區(qū)域中，讓氣溶膠進行蒸發(fā)反應，進而形成光譜圖，呈現(xiàn)出金屬離子的含量情況。具體情況如圖2所示，在此鉑網(wǎng)基礎上，一旦等離子體發(fā)射光譜儀中溫度達到一定程度，內(nèi)部液體就會發(fā)生嚴重的電離反應，從而形成液體的特征光譜線，保證液體穩(wěn)定性，提高檢測質(zhì)量。

2.3 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的中階光柵光譜儀光學結構

相關人員在使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀進行重鈣中鉛、砷、鉻、鎘等金屬含量測定過程中，當被測量樣品經(jīng)過霧化器后，發(fā)生霧化反應形成氣溶膠，然后氣溶膠等離子發(fā)生蒸發(fā)效應，進而形成所需要的特定光譜圖。使用移動監(jiān)測器對特定的光譜圖進行分析工作，收集相關信號，對波長準確制定，從而對波長進行準確的測量，提高波長測量工作質(zhì)量。

2.4 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的ICP基本功能結構

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的ICP基本功能結構主要包含樣品引入系統(tǒng)、電子轉換系統(tǒng)和光學系統(tǒng)這三個部分內(nèi)容，這三個部分各有各的特點、作用，對電感耦合等離子體的測量工作具有重要意義。在電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀中還需要包含電子轉換系統(tǒng)和信號發(fā)射裝置，使用這兩個部分將電子轉換器中涵蓋的信號進行掃描，制作成完整的光譜圖，從而保證電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀工作質(zhì)量。

3 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定工作的具體實驗

相關人員在使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定重鈣中鉛、砷、鉻、鎘等金屬含量過程中需要選擇濃鹽酸、去離子水、含有鉛、砷、鉻、鎘元素的標準溶液若干瓶等化學試劑，并選擇型號為ICP—OES的電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，并將型號為ICP—OES的電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的流量設置為15L/min、發(fā)射功率設置為1300W、霧化流量設置為0.8L/min等，保證重鈣中鉛、砷、鉻、鎘等金屬含量測量質(zhì)量。具體的測量步驟如下：首先，相關人員需要將濃鹽酸、濃硝酸化學試劑進行加熱工作，等到試劑內(nèi)部溶液全部蒸發(fā)后，在加入適量的鹽酸溶液，再繼續(xù)進行加熱，直至溶液內(nèi)部結晶全部溶解，然后進行冷卻、過濾等操作。其次，等到溶液冷卻、過濾完畢后，相關人員需要對不同的溶液選擇不同的檢測方法，并在檢測過程中對各個元素所產(chǎn)生的波長情況進行糾正處理，保證金屬元素波長測量質(zhì)量。再次，相關人員需要在檢測過程中加強對溶液強度測定的考慮，并根據(jù)溶液測量強度結果制定針對性的曲線，然后對溶液中所含有的金屬元素進行確定，從而保證金屬含量測量的準確性。

4 結語

總而言之，隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，科學技術發(fā)展迅猛，一些新型的電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀相繼被研發(fā)出來，并在微量重金屬元素測量工作中被廣泛應用，不僅提高了測量工作的準確性，還可以節(jié)省測量工作時間。因此，面對此種情況，相關人員需要加強電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的應用，使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定重鈣中鉛、砷、鉻、鎘等金屬含量，從而提高測量結果的準確性，推動我國農(nóng)業(yè)行業(yè)實現(xiàn)快速發(fā)展。

[1]曾衛(wèi)興,黎嘉雯.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定空氣與廢氣中銅、鋅、鉛、鎘元素[J].廣東化工,2017,44(16):235-236.