上世紀60年(nian)代中(zhong)期(qi)，美國Fassel和英國Greenfield分(fen)別報道了(le)各自取得的重要研究成果，創(chuang)立了(le)電感(gan)耦(ou)合等離(li)子體原子發射光譜(ICP-AES)新技(ji)術。1975年(nian)美國熱電佳爾-阿(a)許公司(si)(TJA)生(sheng)產了(le)世界上第(di)一臺商用ICP-AES，儀器的商品化(hua)有力地推動了(le)ICP-AES分(fen)析技(ji)術的應用和發展。

　　ICP-AES法既具(ju)(ju)有(you)(you)原子(zi)發射光譜法(AES)多元(yuan)(yuan)素(su)同(tong)(tong)時(shi)(shi)測(ce)定(ding)的(de)優點，又具(ju)(ju)有(you)(you)原子(zi)吸收光譜法(AAS)溶液進樣(yang)的(de)靈活性(xing)(xing)和穩定(ding)性(xing)(xing)，在主、次(ci)、痕(hen)量成分(fen)(fen)的(de)多元(yuan)(yuan)素(su)同(tong)(tong)時(shi)(shi)測(ce)定(ding)，固、液、氣(qi)態樣(yang)品(pin)直接分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)等方(fang)(fang)(fang)面具(ju)(ju)有(you)(you)很好的(de)效果，堪稱(cheng)理想的(de)分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)方(fang)(fang)(fang)法。經過(guo)半個(ge)多世紀(ji)的(de)發展，其應用范圍是原子(zi)光譜分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)技術中(zhong)最為廣泛的(de)一(yi)種，由無機(ji)物分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)，擴展到有(you)(you)機(ji)、生化、生命科學分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)領(ling)域，以及(ji)當(dang)前備(bei)受關注的(de)環境檢測(ce)及(ji)食(shi)品(pin)安全(quan)監控等方(fang)(fang)(fang)面，已成為當(dang)前最具(ju)(ju)優越分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)性(xing)(xing)能和實用價值的(de)實驗(yan)室必備(bei)檢測(ce)手段。

　　2014年(nian)10月19-21日，由中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)工(gong)(gong)程院、中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)合格(ge)評定國(guo)(guo)(guo)家認可委(wei)員會(hui)(hui)、中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)標(biao)準(zhun)化協會(hui)(hui)、中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)金屬學(xue)會(hui)(hui)、國(guo)(guo)(guo)際鋼(gang)鐵工(gong)(gong)業分(fen)(fen)析(xi)委(wei)員會(hui)(hui)、中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)鋼(gang)研科(ke)技集團有限公司主(zhu)辦的“中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)科(ke)學(xue)儀器設備與(yu)試驗(yan)技術(shu)高峰論(lun)壇”、“第四屆中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)能力驗(yan)證與(yu)標(biao)準(zhun)樣(yang)品論(lun)壇”、“CCATM’2014國(guo)(guo)(guo)際冶金及材料(liao)分(fen)(fen)析(xi)測試學(xue)術(shu)報(bao)告(gao)(gao)會(hui)(hui)”在北京(jing)國(guo)(guo)(guo)際會(hui)(hui)議中(zhong)(zhong)(zhong)心舉行(xing)。10月20日下午，濕法(fa)分(fen)(fen)析(xi)(ICP-AES\ICP-MS\AAA\其他(ta))分(fen)(fen)會(hui)(hui)場報(bao)告(gao)(gao)會(hui)(hui)舉行(xing)，50余位(wei)業內知名專家、學(xue)者(zhe)、技術(shu)人員出(chu)席(xi)了(le)會(hui)(hui)議。

　　北(bei)京NIL國(guo)際實(shi)驗(yan)室(shi)能力驗(yan)證研究中(zhong)心鄭(zheng)國(guo)經(jing)教(jiao)(jiao)授做題為“原子(zi)光譜儀器(qi)(qi)新(xin)進(jin)展—ICP-AES發展動(dong)態(tai)”的(de)報(bao)告。每(mei)一屆BCEIA期間，中(zhong)國(guo)分析測試協會都會組(zu)織各(ge)領域的(de)專家(jia)對相關儀器(qi)(qi)、零部件(jian)的(de)水平、技術(shu)特點、發展前景進(jin)行(xing)評述。鄭(zheng)國(guo)經(jing)教(jiao)(jiao)授是BCEIA儀器(qi)(qi)評議光譜組(zu)的(de)組(zu)長，在此次報(bao)告中(zhong)鄭(zheng)國(guo)經(jing)教(jiao)(jiao)授詳細評述了近年來(lai)原子(zi)光譜中(zhong)ICP-AES儀器(qi)(qi)技術(shu)與應(ying)用的(de)最新(xin)發展動(dong)態(tai)。

　　ICP-AES儀器技術發展動態

　　(1)儀器分辨率有明顯提高

　　譜(pu)(pu)(pu)線干擾是ICP-AES光譜(pu)(pu)(pu)分(fen)析(xi)的(de)(de)主要影響因(yin)素(su)，所以ICP-AES儀器需要高(gao)分(fen)辨(bian)率的(de)(de)光學系統，才能最大(da)限度(du)減(jian)低(di)光譜(pu)(pu)(pu)干擾。中階(jie)梯光柵-棱鏡雙色散系統和超百萬像素(su)的(de)(de)固體檢測器使 ICP-AES的(de)(de)分(fen)辨(bian)率達(da)到“極致”。近期的(de)(de)新(xin)品儀器均標稱，儀器的(de)(de)光學分(fen)辨(bian)率達(da)到0.003nm或像素(su)分(fen)辨(bian)率為0.002nm。儀器的(de)(de)譜(pu)(pu)(pu)線實際分(fen)辨(bian)率可以達(da)到0.005nm的(de)(de)效果。

　　(2)高頻電源采用全固態數字式發生器成為主流配置

　　全(quan)固態RF發生器(qi)使儀器(qi)結構更(geng)為緊湊(cou)、運行更(geng)加穩定，可達到穩定性≤1.0%、重復性≤1.0%。頻率已經(jing)優化在27.12MHz 及(ji)40.68MHz，不同(tong)廠家均(jun)有(you)選用，效果(guo)相近，均(jun)有(you)很(hen)好的分析性能(neng)。

　　國內(nei)在這方面(mian)正在迎(ying)頭趕上，近年來武漢地(di)質大(da)(da)學與計(ji)量院(yuan)聯合研制的數(shu)字式高(gao)效全(quan)固態(tai) ICP光(guang)源系(xi)統已取得成(cheng)果，采(cai)(cai)用全(quan)數(shu)字化設(she)計(ji)，功率調(diao)節采(cai)(cai)用數(shu)字式控制，頻率為27.12 MHz，可(ke)調(diao)范圍(wei)為100 W~1600 W，將(jiang)大(da)(da)大(da)(da)促進國產ICP-AES儀器的發展(zhan)。

　　(3) 炬管垂直放置，雙向觀測同時進行，已成為全新配置

　　自從(cong)上世紀(ji)末，推(tui)出端視技術(shu)以(yi)提高ICP-AES的(de)檢出靈(ling)敏度(du)以(yi)來，據采用水平(ping)炬管(guan)(guan)，雙(shuang)(shuang)向交替觀測。經實際使用發現(xian)水平(ping)炬管(guan)(guan)不是(shi)最佳配(pei)置，因(yin)此垂直(zhi)炬管(guan)(guan)成為全新配(pei)置，同時(shi)推(tui)出雙(shuang)(shuang)向同時(shi)觀測技術(shu)。實驗中(zhong)發現(xian)水平(ping)炬管(guan)(guan)易(yi)產(chan)生鹽分(fen)、碳粒(li)的(de)凝(ning)結和水滴(di)的(de)產(chan)生，而垂直(zhi)炬管(guan)(guan)設置可防止這(zhe)些情況(kuang)出現(xian)，并(bing)能(neng)提高分(fen)析有機樣(yang)品和高鹽樣(yang)品時(shi)的(de)穩定性。

　　(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(jian)測器不斷改進提高，新一代CCD/CID檢(jian)測器具有(you)高靈(ling)敏度、高量子化效率，像素(su)分辨率可(ke)達到優(you)于0.003nm。

　　強大的(de)(de)(de)軟件(jian)功(gong)能，一次測(ce)量可同(tong)時采集(ji)多條譜(pu)線及(ji)(ji)背景信息，記錄所有元素的(de)(de)(de)分(fen)析譜(pu)線數(shu)據(ju)(ju)，可在(zai)測(ce)量后(hou)對(dui)任何元素及(ji)(ji)其干擾直接(jie)進(jin)行數(shu)據(ju)(ju)處理，或可以隨時在(zai)方法中添加其他(ta)譜(pu)線，進(jin)行數(shu)據(ju)(ju)再(zai)(zai)處理，不(bu)需重新再(zai)(zai)做分(fen)析。使ICP-AES的(de)(de)(de)測(ce)定達(da)到(dao)高樣品(pin)通量、低消耗成本的(de)(de)(de)效果(guo)，“全譜(pu)全讀(du)”的(de)(de)(de)分(fen)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

　　波長范圍逐漸擴大，紫(zi)外(wai)(wai)向130nm、紅外(wai)(wai)向1100nm擴展。在(zai)遠紫(zi)外(wai)(wai)光區(qu)有(you)很多譜(pu)線(xian)干擾(rao)少的靈敏分(fen)析線(xian)，因此努力拓寬180nm以下的分(fen)析譜(pu)線(xian)的應用，一是提高測定下限，二是消除干擾(rao)，三是擴大測定范圍。

　　(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

　　采用(yong)溶液高通量自動(dong)進樣技術，縮短進樣及沖洗時間，提高進樣頻率，實現高通量自動(dong)進樣。

　　氣(qi)路(lu)設計上(shang)也依據高效節(jie)能的理念(nian)，滿足省時—開機(ji)即用(5分(fen)鐘);省氣(qi)—無(wu)需提前(qian)和延時吹掃，所有吹掃的氬氣(qi)和冷卻氣(qi)體都將引入等(deng)離(li)子氣(qi)充分(fen)利(li)用; 高效—高濃鹽、有機(ji)樣、高低(di)濃度一次完成測(ce)定(ding)。

　　(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(ji)光剝(bo)蝕(LA)超微粒子采樣技(ji)術與ICP-AES分(fen)析(xi)技(ji)術相(xiang)結合構成LA-ICP-AES, 形成固體樣品(pin)直接進樣的分(fen)析(xi)技(ji)術，已成商品(pin)配件。

　　近年來ICP-AES新產品

　　ICP-AES儀器(qi)技(ji)術進展，從提高(gao)分(fen)析能(neng)(neng)力考慮，提高(gao)儀器(qi)分(fen)辨率(lv)是(shi)關注點(dian);改進儀器(qi)的使用(yong)流(liu)程(cheng)，提高(gao)開(kai)機(ji)即用(yong)能(neng)(neng)力，減低(di)氣體消耗(hao)是(shi)主流(liu)。

　　近(jin)年來出現新品：耶(ye)拿(na)高分(fen)辨(bian)率ICP儀器(qi)(qi)-PQ9000型、利曼CMOS固態(tai)檢測(ce)器(qi)(qi)ICP儀器(qi)(qi)-Prodigy7型、安捷倫同步雙向(xiang)觀測(ce)儀器(qi)(qi)-ICP5100型、珀金(jin)埃爾默平板(ban)型等(deng)離子光譜儀器(qi)(qi)-Optima 8300型、聚光科(ke)技的 ICP-5000型等(deng)。

　　耶拿 PQ9000:以耶拿的光學(xue)優勢，高分辨(bian)率(lv)中階梯光柵-棱鏡二級色散，達(da)到光學(xue)分辨(bian)率(lv) 0.003nm。

　　利曼 ICP-Prodigy7：首臺采用(yong)CMOS固態檢(jian)(jian)測(ce)器的ICP-AES。CMOS與(yu)目前通(tong)常(chang)采用(yong)的固體(ti)檢(jian)(jian)測(ce)器CCD或(huo)CID不(bu)同，其信號(hao)采集(ji)及處理速度快于常(chang)規的CCD/CID。

　　安捷(jie)倫 ICP-OES 5100：智能光譜組合(he)技術(DSC)可實現同步的水(shui)平和垂直雙向同時觀(guan)測，是一個全新(xin)概念。

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

　　聚光(guang)(guang)科技(ji) ICP-5000：國(guo)內率先實現了商品化的(de)全(quan)譜型(xing)儀(yi)器，有多項(xiang)自主研(yan)(yan)發(fa)技(ji)術(shu)：自主研(yan)(yan)發(fa)的(de)自激式全(quan)固(gu)態RF電源及匹配技(ji)術(shu)、小型(xing)化中階梯(ti)二維(wei)分光(guang)(guang)系(xi)統光(guang)(guang)路技(ji)術(shu)、自行(xing)研(yan)(yan)發(fa)的(de)深制(zhi)冷面陣CCD高(gao)速數采系(xi)統，分析軟(ruan)件上也有多項(xiang)創新。

　　ICP-AES應用進展

　　ICP-AES分(fen)析由于其優越的分(fen)析性(xing)能，已經在很多領域的得到廣泛應(ying)用，很多分(fen)析方法作為分(fen)析標(biao)準已經納入國(guo)家標(biao)準及行(xing)業標(biao)準。

　　目前ICP-AES法納入國家標準(GB/T)和行業標準:

　　質(zhi)檢出(chu)版社2011年(nian)出(chu)版的(de)：電感耦合等離子(zi)體原子(zi)發射光(guang)譜分(fen)析(xi)技術標準(zhun)匯篇

　　ICP-AES應用動態

　　由于ICP-AES技術的(de)不斷發展，逐漸實現了快速、低成本(ben)、高通量的(de)分析。特別(bie)適應用(yong)在環境、制藥、食(shi)品(pin)安(an)全或(huo)工業分析等領域上(shang)，ICP-AES分析已成低成本(ben)的(de)檢(jian)測(ce)方法。

　　從近年(nian)來在(zai)各(ge)公開(kai)刊(kan)物上發表的文(wen)獻可(ke)以看出ICP-AES已經成為日(ri)常分(fen)析(xi)手(shou)段。查近兩年(nian)2013-2014公開(kai)出版刊(kan)物中(zhong)論(lun)(lun)文(wen)有關于ICP-AES分(fen)析(xi)的論(lun)(lun)文(wen)就有693篇(pian)(pian): 2014年(nian)228篇(pian)(pian)，2013年(nian)465篇(pian)(pian)。其中(zhong)出自“冶(ye)金(jin)分(fen)析(xi)”46篇(pian)(pian);“光(guang)譜實驗室”33篇(pian)(pian);“中(zhong)國(guo)無機分(fen)析(xi)化(hua)學(xue)(xue)”23篇(pian)(pian);“光(guang)譜學(xue)(xue)與光(guang)譜分(fen)析(xi)”14篇(pian)(pian);“化(hua)學(xue)(xue)分(fen)析(xi)計量”13篇(pian)(pian);“巖礦測試12篇(pian)(pian)等，可(ke)見其應(ying)用范(fan)圍很廣。

　　直接測定

　　ICP-AES分(fen)析(xi)通過選用合適儀(yi)器和(he)分(fen)析(xi)譜線大多(duo)情況下均可以進(jin)行直接測定。主要是解決樣品(pin)處理問(wen)題和(he)譜線干擾(rao)問(wen)題。各類儀(yi)器新品(pin)均是為(wei)了實現各類樣品(pin)直接測定的需要。從分(fen)析(xi)對(dui)象看(kan)主要還是歸結為(wei)：

　　無(wu)機物的分(fen)析：通(tong)過選(xuan)用合適(shi)儀(yi)(yi)器和分(fen)析譜(pu)線(xian)大(da)(da)多(duo)情況(kuang)(kuang)下(xia)均(jun)可以(yi)進(jin)行(xing)直(zhi)接(jie)測定(ding)(ding)。主(zhu)要(yao)是(shi)解決(jue)樣品處理問(wen)題(ti)和譜(pu)線(xian)干擾問(wen)題(ti)。有機物分(fen)析：通(tong)過選(xuan)用合適(shi)儀(yi)(yi)器和分(fen)析譜(pu)線(xian)大(da)(da)多(duo)情況(kuang)(kuang)下(xia)可以(yi)進(jin)行(xing)直(zhi)接(jie)測定(ding)(ding)。主(zhu)要(yao)是(shi)分(fen)解有機樣品的處理問(wen)題(ti)和儀(yi)(yi)器的條件設定(ding)(ding)問(wen)題(ti)。

　　分離分析

　　ICP-AES作為(wei)一(yi)種(zhong)元素(su)測定的分(fen)(fen)(fen)(fen)析手段，采(cai)用(yong)(yong)簡易分(fen)(fen)(fen)(fen)離后測定，可以解決沒有(you)現成分(fen)(fen)(fen)(fen)析方法或(huo)成分(fen)(fen)(fen)(fen)復雜無法進行直接測定樣品分(fen)(fen)(fen)(fen)析問(wen)題，也可通過分(fen)(fen)(fen)(fen)離富集提高(gao)其測定下(xia)限，有(you)更為(wei)廣泛(fan)的應用(yong)(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(zhong)12種微(wei)量元素(su)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方式可以測碳(tan)(tan)、碳(tan)(tan)酸鹽含量。

　　固體進樣分析

　　LA-ICP-AES開拓了(le)ICP-AES的固體(ti)進樣分析(xi)方法，已有(you)商(shang)品配件(jian)可(ke)供(gong)選用(yong)。例如：LA-ICP-AES法分析(xi)中低合金鋼(gang)中多元素(su)的研究(jiu)，除Si元素(su)外，其它元素(su)線性相(xiang)關系數均大于0.999。

　　雖然當前人們更多地關(guan)注于(yu)質譜分析儀器(qi)，對于(yu)原(yuan)子(zi)光譜的(de)地位與應用(yong)產生了懷疑，但是(shi)對于(yu)無機(ji)元素測定，原(yuan)子(zi)光譜仍(reng)(reng)是(shi)最(zui)佳方(fang)法。特(te)別(bie)是(shi)ICP-AES已(yi)成為實驗室必備的(de)檢(jian)測手段。而環(huan)境安(an)全、食品(pin)安(an)全中有(you)毒有(you)害元素的(de)檢(jian)測是(shi)長期存在的(de)需(xu)要，因此(ci)ICP-AES分析儀器(qi)的(de)發展仍(reng)(reng)得到極大的(de)關(guan)注。（撰稿(gao)人：劉豐秋）