物質(zhì)的輻射,具有各種不同的波長。由不同波長的輻射混合而成的光,稱為復(fù)合光。把復(fù)合光按照不同波長展開而獲得光譜的過程稱為分光。用來獲得光譜的裝置稱為分光裝置或分光器。不同波長的光具有不同的顏色,所以分光也稱為色散。經(jīng)色散后所得到的光譜中,有線狀光譜、帶狀光譜和連續(xù)光譜。不同激發(fā)光源所發(fā)射的光譜不同,對分光裝置的要求也不同。
ICP光源對分光系統(tǒng)的要求
ICP光源具有很高的溫度和電子密度,對各種元素有很強的激發(fā)能力,可以激發(fā)產(chǎn)生原子譜線和離子譜線。由于等離子體各部分溫度不同,還可發(fā)射出分子光譜。所產(chǎn)生光譜的復(fù)雜性對分光裝置提出很高的要求。
1)寬的工作波段
ICP光源具有多元素同時激發(fā)的能力,可以測定多達(dá)72個元素。其靈敏線分布的波長范圍,從As188.98nm至K766.491nm,分光裝置應(yīng)具有180~800nm的波段范圍。如果再考慮到鋁的靈敏線Al167.081nm,銫的靈敏線Cs852nm,則分光系統(tǒng)的波長范圍應(yīng)為165~852nm。但常用的波長范圍是190~780nm。
2)較高的色散能力和實際分辨能力
因為ICP具有很高的激發(fā)溫度,其發(fā)射光譜具有豐富的譜線。Wohlers的ICP譜線表中記錄了185~850m內(nèi)的約15000條譜線,各元索間很容易產(chǎn)生譜線重疊和干擾。提高分光系統(tǒng)的分辨能力可以降低光譜干擾,改善測定的可靠性。同時,高分辨光學(xué)系統(tǒng)可降低光譜背景、改善檢出能力。
3)良好的波長定位精度
在ICP光源中,譜線的物理寬度在2~5pm范圍內(nèi),要獲得譜線峰值強度測量的準(zhǔn)確數(shù)值,定位精度至少在士0.005nm以內(nèi),實際上對分光單色器的波長定位精度要求為士0.001nm以內(nèi)。
4)低的雜散光
低的雜散光可測定痕量元素并獲得可靠的結(jié)果。高濃度的Ca溶液可以產(chǎn)生強的雜散光。好的分光系統(tǒng)應(yīng)在進(jìn)樣1mg/mlCa溶液時,分析線波長處產(chǎn)生的增加值于0.01~0.1g/L。用全息光柵分光裝置可降低雜散光。
5)穩(wěn)定性
分光系統(tǒng)應(yīng)有良好的熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性,提高其對環(huán)境的適應(yīng)能力。
6)要求具有快速檢測能力
在用掃描型儀器時,掃描速度對多元素測定的工作效率是限制因素。為了兼顧掃描速度和定位精度,可采用變速掃描,即在無譜線光區(qū)用高速掃描,在譜線窗口區(qū)用慢速掃描。