ICP 的技术发展：探讨 ICP 技术的最新进展和未来方向 (icp的工作原理及其分析性能)

文章编号：15446 / 分类：互联网资讯 / 更新时间：2024-06-17 11:29:09 / 浏览：次

ICP 的工作原理

ICP（电感耦合等离子体）是一种高能等离子体，它通过向氩气等气体施加射频能量而产生。当气体原子被激发时，它们会与其他气体原子发生碰撞，从而产生自由电子和离子。这些电子和离子在磁场的作用下被限制在一个称为等离子体体的区域内。ICP 的高温和高能环境使它能够有效地激发和电离样品中的原子。

ICP 分析性能

ICP 技术具有以下分析性能：高灵敏度：ICP 可以检测极低浓度的元素，灵敏度可达到纳克水平。良好的选择性：ICP 可以区分不同的元素，即使它们的化学性质相似。宽的线性范围：ICP 可以检测从低浓度到高浓度的元素，而无需稀释或校准。快速分析：ICP 分析速度快，通常可在几分钟内完成。

ICP 的最新进展

近年来，ICP 技术取得了重大进展，这些进展提高了其分析性能和应用范围：ICP-MS（电感耦合等离子体质谱法）：ICP-MS 将 ICP 与质谱仪相结合，可以提供元素的定性和定量分析。激光消融 ICP-MS：激光消融 ICP-MS 使用激光从样品中消融材料，然后通过 ICP 分析消融产物。这使得可以分析固体样品，例如岩石、矿物和金属。单颗粒 ICP-MS：单颗粒 ICP-MS 能够分析单个颗粒的元素组成。这对于研究环境污染物和纳米材料至关重要。

ICP 的未来方向

ICP 技术在未来有广阔的发展前景，以下是一些可能的未来方向：更高的灵敏度和选择性：研究人员正在开发提高 ICP 灵敏度和选择性的新方法，例如使用新气体和等离子体源。更快的分析速度：对于实时监测和过程控制，开发更快的 ICP 分析方法非常重要。新的应用领域：ICP 技术正在探索新的应用领域，例如生物成像、药物开发和纳米技术。

结论

ICP 技术是元素分析中一种强大的工具。近年来取得的进展提高了其分析性能和应用范围。未来，ICP 技术有望继续发展，为各种领域提供新的分析能力。

ICP的工作原理

由plasma提供能量使样品溶液蒸发、形成气态原子、并进一步使气态原子激发而产生光辐射；将光源发出的复合光经单色器分解成按波长顺序排列的谱线，形成光谱；用检测器检测光谱中谱线的波长和强度。由于待测元素原子的能级结构不同，因此发射谱线的特征不同；

据此可对样品进行定性分析；而根据待测元素原子的浓度不同，因此发射强度不同，可实现元素的定量测定。icp发射光谱法是根据处于激发态的待测元素原子回到基态时发射的特征谱线对待测元素进行分析的方法。icp发射光谱仪主要应用于无机元素的定性及定量分析。

扩展资料

产品构成：

1、进样系统：进样系统是icp仪器中极为重要的部分，也是icp光谱分析研究中最活跃的领域，按试样状态不同可以分别用液体、气体或固体直接进样。

2、电感耦合等离子体光源（icp）。

3、光谱仪的分光（色散）系统：复合光经色散元素分光后，得到一条按波长顺序排列的光谱，能将复合光束分解为单色光，并进行观测记录的设备称为光谱仪。

4、检测器--光电转换器件：光电转换器件是光电光谱仪接收系统的核心部分，主要是利用光电效应将不同波长的辐射能转化成光电流的信号。

ICP电感耦合等离子体发射光谱仪的原理和用途？

国外油页岩传导加热原位开采技术

一、内容概述

ICP技术原理是：在加热井中插入电加热器，岩层被缓慢地加热到343～398℃，油页岩中的干酪根转变为原油和天然气，运用传统的采油方法将生成物（原油和天然气）抽汲到地面。为了防止地层水流入开采区、防止油气散失到附近地层，壳牌利用了冷冻墙技术。冷冻墙由冷冻井、连接冷冻井的密闭管网及冻结的围岩介质组成。在开采区周围钻一系列井，间距为31 TI 左右，在冷冻井内装入一密闭的循环系统，向循环系统内注入-45℃的冷冻液，使之在密闭系统内循环，使系统周围的地下水及围岩介质一起冷冻，形成冷冻墙。

ElectrofracTM原理是：通过水力压裂油页岩及向裂缝中注入一种导电材料，形成加热部分，这样将原位油页岩转换为加热原位油页岩。运用水平井中生成的垂直裂缝使得埃克森可以得到一个导流区，在该导流区将页岩油加热到分解温度，生成可以用传统采油技术采出的原油和天然气。

GFC技术流程为：利用高温燃料电池堆的反应热直接加热油页岩层，使其中的有机质热解产生烃气，然后导入到采油井，被抽到地面上来。除了部分气体作为燃料被通入燃料电池堆外，其余大部分烃气经冷凝后获得石油和天然气。另外，在启动工艺装置预热油页岩时，需要向燃料电池中通入天然气作为启动燃料。工艺正常运转后，能量自给自足。

二、应用范围及应用实例

荷兰壳牌石油公司采用ICP技术，环境污染小，美国环保局测定其API（Air Pollution Index）仅为36；采收率高，干酪根转化能力是传统开采方法及其他地下开采方法的近2倍；经济成本低，ICP技术只需要30～40美元/桶，大规模生产甚至可低至12美元/桶。

美国埃克森美孚公司采用ElectrofracTM技术，增加了页岩层的渗透性，可开采致密性油页岩资源；生产副产品碳酸钠，提高了经济效益；采用平面热源的线性导热方式，有效地提高了热效率。

美国IEP公司采用GFC技术，通过增加温度使流体压力达到710～1420 kPa来压裂油页岩，提高油页岩层孔隙度和渗透率。每生产1桶油，发电174 kW·h。操作成本低，操作成本大约为30美元/桶。若将副产品电能和天然气计算在内，成本可降为14美元/桶。几乎不产生NO 、SO 等有害物质。

刘德勋，王红岩，郑德温等.2009.世界油页岩原位开采技术进展.天然气工业，29（5）：128～132

icp业务成功的关键是发展什么

业务数据和信息。 icp业务成功的关键是发展业务数据和信息，通过评估ICP的可扩展性和灵活性，以确保其能够适应企业的未来发展和变化，使得企业能够更加高效地开展业务，并实现数字化转型的目标。

电感耦合等离子体原子发射光谱法

一、内容概述

原子发射光谱法是以测量物质内部能级跃迁时辐射波长和强度为基础的光学分析法。电感耦合等离子体原子发射光谱法（inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，缩写ICP-AES；有时也称其为ICP-OES，源于optical emission spectrometry，区别以离子线为主的ICP光源和其他以原子线为主的光源）是以电感耦合等离子体为激发光源的原子发射光谱分析技术，该技术始于20世纪70年代ICP的出现，是迄今为止发展最快、应用最为广泛的原子发射光谱技术。其原理是利用氩等离子体产生的高温使试样完全分解形成激发态的原子和离子，由于激发态的原子和离子不稳定，外层电子会从激发态向低能级跃迁，因此发射出特征的谱线。通过光栅等分光系统分光后，利用检测器检测特定波长的强度，从而测定试样中待测元素的含量。

电感耦合等离子体（ICP）是由高频电流经感应线圈产生高频电磁场，使工作气体形成等离子体，并呈现火焰状放电（等离子体焰炬），达到 K的高温，是一个具有良好的蒸发-原子化-激发-电离性能的光谱光源。而且由于这种等离子体焰炬呈环状结构，有利于从等离子体中心通道进样并维持火焰的稳定；较低的载气流速（＜1 L/min）便可穿透ICP，使样品在中心通道停留时间达2～3ms，可完全蒸发、原子化；ICP环状结构的中心通道的高温，高于任何火焰或电弧火花的温度，是原子、离子的最佳激发温度，分析物在中心通道内被间接加热，对ICP放电性质影响小；ICP光源又是一种光薄的光源，自吸现象小，且系无电极放电，无电极玷污。这些特点使ICP光源具有优异的分析性能，符合对一个理想分析方法的要求。因而，ICP AES分析法具有下列优异的分析特性：

1）ICP-AES法首先是一种多元素同时测定。不论是多道直读还是单道扫描仪器，均可以在同一试样溶液中同时测定大量元素（30～50个，甚至更多）。已有文献报道的分析元素可达78个，即除He、Ne、Ar、Kr、Xe惰性气体外，自然界存在的所有元素，都已有用ICP-AES法测定的应用报道。

2）ICP具有较高的蒸发、原子化和激发能力。由于等离子体光源的优异特性，可以避免经典光谱分析方法的化学干扰、基体干扰，因此干扰水平比较低。等离子体焰炬具有更高的温度，能使一般化学火焰难以激发的元素原子化、激发，所以有利于难激发元素的测定。并且在Ar气氛中不易生成难熔的金属氧化物，从而使基体效应和共存元素的影响变得不明显。而且ICP光源的自吸现象很低，校正曲线的线性范围可达5 ～6 个数量级，在大多数情况下，元素浓度与测量信号呈简单的线性。既可测低浓度成分（＜1 毫克/升），又可同时测高浓度成分（几百或数千毫克/升）。是充分发挥ICP-AES多元素同时测定能力的一个非常有价值的分析特性。

3）ICP-AES法具有溶液进样分析方法的稳定性和测量精度（RSD＜1%）。其分析精度可与湿式化学法相比。且检测限非常好，很多元素的检测限＜1 mg/L。

相关仪器的最新进展如下：

（1）Spectroblue ICP-OES-全谱直读等离子体发射光谱仪

Spectroblue ICP-OES-全谱直读等离子体发射光谱仪（德国斯派克公司），其特点是：采用750 mm焦距的帕邢-龙格光学系统，采集130 nm到770 nm范围的一级光谱的全谱数据；在130 nm到340 nm波长范围内均可保持恒定的分辨率（像素分辨率3pm），340 nm以上像素分辨率6 pm；15个线性CCD阵列检测器；UV-PLUS气体净化技术（在密闭充氩光学室内，用小型隔膜泵使氩气通过净化管净化循环）；OPI-AIR接口，免除了外部水冷系统；提供两种观测模式（轴向或径向），径向观测时，采用等离子体接口（OPI）：在接口部分切线方向导入氩气，通过一出口反吹出去，直接穿透等离子体，把尾焰吹开，消除基体干扰。

（2）Optima 7300 V光谱仪

Optima 7300 V是一款台式垂直炬管电感耦合等离子体发射光谱仪（图1），消除了碳聚积并将维护要求降至最低。该仪器的径向观测功能可确保操作快速稳定，专为应对油样分析或地质及冶金应用的独特挑战而设计。

Optima 7300 V系列有两种型号：①Optima 7300 V油版，适用于油分析；②Optima 7300 V HF版，适用于地球化学和高固体分析。

图1 Optima 7300V光谱仪

（3）平板等离子体技术

Optima 8x00系列ICP-AES，其特点是：降低氩气消耗，平板等离子体技术在任意RF功率下只需8 L/min的等离子体气流量；远紫外区（120nm）的扩展，以利于低背景谱线的选择及非金属元素（如C、S、N、Cl、Br、I）的分析；专利的等离子体双向观测-采用空气切割气消除冷尾焰，消除干扰；可以使用同一种方式测量高浓度和低浓度元素，轴向观测提供最低检出限，径向观测的观测高度可变，可扩充工作范围和消除电离效应。

（4）Agilent 710 Series ICP-OES-CCI

Agilent 710 Series ICP-OES-CCI特点是采用冷锥接口技术，双向观测模式，CCD检测器。

二、应用范围及应用实例

（一）在地质试样分析中的应用

ICP-AES的仪器检出限为0.1～100ng/mL，一般元素都存在灵敏度不同的多条谱线，动态线性范围约为4～6个数量级，故非常适合于地质分析试样基体复杂、元素含量范围变化大、要求测定元素多和试样批量大的要求，适用于地质试样中主、次、痕量元素的分析。目前，ICP-AES技术已在地质分析领域得到广泛的应用，成为现代地矿分析实验室里重要的多元素分析手段。

ICP-AES在地质试样分析中较典型的应用如下。

1）复合酸溶分解后测定岩石、土壤、水系沉积物中Ba、Be、Ca、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Sr、Th、Ti、V、Zn、Sc等20 多个元素，特别适合于大批量试样的测定。

2）偏硼酸锂熔融后直接测定包括 Si 在内的主量元素（SiO 、Al O 、CaO、MgO、K O、Na O、TiO 、MnO、P O 及次要成分Zr、Sr、Ba等），可以达到全分析要求的精密度，取代烦冗的化学分析，百分含量加和质量可以控制在99.3% ～100.7%之间（灼烧减量另测）。

3）矿物矿石试样中主、次量元素的测定，部分痕量元素需经分离富集后测定。比如盐酸、硝酸、氢氟酸和高氯酸分解黄铁矿、闪锌矿、钴镍多金属矿等样品，ICP-AES直接测定Al、Fe、Cu、Pb、Zn、Ca、Mg、K、Na、Sb、Mn、Ti、Li、Cd、Co、Ni、V和Ag等18个元素。

4）碱熔-阳离子树脂或P507树脂分离富集后测定各种地质试样中痕量超痕量级15个稀土元素的含量。

5）天然水样中主要阳离子（Ca、Mg、K、Na等）和偏硅酸、B等的直接测定。氢氧化铁共沉淀分离富集后测定天然水中几十种痕量元素等。

6）磷酸混合酸溶样-ICP-AES法测定B、S等元素。

7）聚氨酯型泡沫塑料分离富集-ICP-AES法测定地质样品中痕量元素Ti。

ICP-AES技术主要应用于金属元素分析，非金属元素的测定灵敏度较差，但可以较好地分析较高含量的P、S、B（B若采用酸溶需加入磷酸保护）、As、Se等元素，有些型号的仪器甚至可以分析 Cl、Br、I 等元素。一般非金属元素的灵敏线都在远紫外区，200 nm以下有明显的氧分子吸收带，190 nm以下波长需采用真空或充入惰性气体措施防止氧分子吸收问题。

（二）稀土元素分析

Marin等用ICP-IES快速测定了1mol/L FeCl 滤出液中的Ba、Zr、Th、U、La、Ce、Eu、Hf和Gd等元素。液-液萃取过程用乙醚对Fe进行选择性及定量萃取，去污因子为。该方法对铁离子浓度较高的溶液中的U、Th、Ba和Zr的检出限为1～24ng/mL，相对标准偏差为0.9%～4.6%。该方法已被用于处理放射性物质。

（三）土壤微量元素分析

PerkinElmer的ICP-OES可以分析元素周期表中所有金属元素，检出限在1×10 以下。同时可以分析绝大部分非金属元素，例如As、Se、P、S、Si、Te等，检出限低于10×10 ，如果配合使用氢化物发生器，这些非金属的检出限可以改善10倍以上。

Praveen Sarojam等（2010）将土壤样品经过微波消解等前处理技术处理后，通过OptimaTM 7300 DV ICP-OES仪进行了测试，取得了很好的结果。

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Marin A，Joaquin C，Karin P et of REE，U，Th，Ba，and Zr in simulated hydrogeological leachates by ICP-AES after matrix solvent of Rare Earths，27（1）：123～127

Praveen S，Trace of Soils Using the Optima 7300 DV ICP-OES，PerkinElmer，Inc

icp传感器电路原理

ICP（电感耦合等离子体发射光谱仪）应用在什么行业领域及特点？

应用领域：金属材料（包括贵金属、稀有金属）、非金属材料、矿石、土壤、核燃料、煤、石油及其产品、化肥、化工原料、半导体晶片、陶瓷材料、食品、药品、血液、水（纯水、废水）、空气等几乎所有材料中杂质（或粒子）的测定。性能特点：1.可测元素70多种 2.分析速度快，一分钟可测5-8个元素3.多元素同时分析，客户可以自由选择元素数量与安排测量顺序4.检出限低，达到ppb量级，Ba甚至达到0.7ppb5.线性动态范围宽，高达6个数量级，高低含量可以同时测量6.分析成本低，一瓶氩气可以用8个小时7.全自动化设计，除电源开关外，仪器全部功能由软件控制。 8.网络接口通讯方式，大大提升了通信速度，屏蔽了高频的干扰。 9.配备进口玻璃雾化器，雾化效率好，性能更稳定。 10. 软件通过质量流量控制器（MFC）来控制三路气体流量。 11. 点火方式：软件控制点火，有点火位置记忆功能，匹配位置记忆功能。 12.特有的仪器诊断功能，可实时监测仪器工作状态。 13.独立开发，具有自主知识产权的分析软件，人性化的操作界面，中英文界面的快速切换，自动生成分析报告。

振动筛icp是什么意思

振动筛ICP是一种常见的分析技术，是在采用振动筛测定物料粒度的基础上增加了ICP-OES技术的测定功能，用于分析物料中的元素含量，尤其在金属粉末和陶瓷材料的生产过程中得到广泛应用。振动筛ICP利用元素特征谱线的强度与元素浓度之间的线性关系，通过在物料中添加内标元素来消除样品浓度差异而进行准确测量。该技术具有高灵敏度、高精度、多元素同时测定等优点，被广泛应用于化学、物理、材料科学等领域。振动筛ICP主要用于对金属粉末、陶瓷材料、化工原料、矿石及合金等材料中元素含量的检测分析，不仅可以检测元素的种类和含量，而且还可以检测材料的晶体结构、组织结构、内部缺陷等。振动筛ICP的应用范围十分广泛，涉及到冶金、物理、化学、材料科学、环保等多个领域，是现代科技的重要测定手段之一。随着技术的不断发展和应用的不断扩展，振动筛ICP技术的发展前景十分广阔。未来，随着材料科学、纳米技术、生物医学等领域的快速发展，对于元素含量的苛求将越来越高，振动筛ICP技术将会在更多的领域中得到应用。同时，随着新型检测技术的不断涌现，在提高检测灵敏度、降低检测成本、提高检测速度等方面将会有更多的突破。

ICP-MS质谱仪的工作原理及使用方法是什么？

原理

使试样中各组分电离生成不同荷质比的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器，利用电场和磁场使发生相反的速度色散——离子束中速度较慢的离子通过电场后偏转大，速度快的偏转小；在磁场中离子发生角速度矢量相反的偏转，即速度慢的离子依然偏转大，速度快的偏转小；当两个场的偏转作用彼此补偿时，它们的轨道便相交于一点。

与此同时，在磁场中还能发生质量的分离，这样就使具有同一质荷比而速度不同的离子聚焦在同一点上，不同质荷比的离子聚焦在不同的点上，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。

质谱法还可以进行有效的定性分析，但对复杂有机化合物分析就无能为力了，而且在进行有机物定量分析时要经过一系列分离纯化操作，十分麻烦。

而色谱法对有机化合物是一种有效的分离和分析方法，特别适合进行有机化合物的定量分析，但定性分析则比较困难，因此两者的有效结合将提供一个进行复杂化合物高效的定性定量分析的工具。

用法

分离和检测不同同位素的仪器。仪器的主要装置放在真空中。将物质气化、电离成离子束，经电压加速和聚焦，然后通过磁场电场区，不同质量的离子受到磁场电场的偏转不同，聚焦在不同的位置，从而获得不同同位素的质量谱。

质谱方法最早于1913年由J.J.汤姆孙确定，以后经 F.W.阿斯顿等人改进完善。现代质谱仪经过不断改进，仍然利用电磁学原理，使离子束按荷质比分离。质谱仪的性能指标是它的分辨率，如果质谱仪恰能分辨质量m和m+Δm，分辨率定义为m/Δm。现代质谱仪的分辨率达 105 ～106 量级，可测量原子质量精确到小数点后7位数字。

质谱仪最重要的应用是分离同位素并测定它们的原子质量及相对丰度。测定原子质量的精度超过化学测量方法，大约2/3以上的原子的精确质量是用质谱方法测定的。由于质量和能量的当量关系，由此可得到有关核结构与核结合能的知识。

对于可通过矿石中提取的放射性衰变产物元素的分析测量，可确定矿石的地质年代。质谱方法还可用于有机化学分析，特别是微量杂质分析，测量分子的分子量，为确定化合物的分子式和分子结构提供可靠的依据。由于化合物有着像指纹一样的独特质谱，质谱仪在工业生产中也得到广泛应用。

固体火花源质谱：对高纯材料进行杂质分析。可应用于半导体材料有色金属、建材部门;气体同位素质谱：对稳定同位素C、H、N、O、S及放射性同位素Rb、Sr、U、Pb、K、Ar测定，可应用于地质石油、医学、环保、农业等部门。

扩展资料

质谱的解析大致步骤如下：

1、确认分子离子峰，并由其求得相对分子质量和分子式；计算不饱和度。

2、找出主要的离子峰（一般指相对强度较大的离子峰），并记录这些离子峰的质荷比（m/z值）和相对强度。

3、对质谱中分子离子峰或其他碎片离子峰丢失的中型碎片的分析也有助于图谱的解析。

4、用MS-MS找出母离子和子离子，或用亚稳扫描技术找出亚稳离子，把这些离子的质荷比读到小数点后一位。

5、配合元素分析、UV、IR、NMR和样品理化性质提出试样的结构式。最后将所推定的结构式按相应化合物裂解的规律，检查各碎片离子是否符合。若没有矛盾，就可确定可能的结构式。

6、已知化合物可用标准图谱对照来确定结构是否正确，这步工作可由计算机自动完成。对新化合物的结构，最终结论要用合成此化合物并做波谱分析的方法来确证。

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