实验室分析仪器--常用的ICP炬管类型介绍

ICP发射光谱技术的开创者 Greenfild和 Fassel在炬管的设计和加工方面，为这门技术立下汗马功劳。至今，商品化ICP光谱仪多数仍然采用 Fassel型炬管作为常规炬管。常用的ICP炬管如下：

（1）Fassel型炬管 形状与尺寸见图1。

其外管外径20mm、壁厚1mm；中间管外径16mm、壁厚1mm；内管外径2mm，其中心出口处内径1.0～1.5mm。总长度100～120mm。

图1 CP炬管

（2）省气型炬管 通用型常规 Fassel炬管，不足之处是耗气量大。为此，ICP工作者在不影响ICP炬管点火容易、火焰稳定的前提下对炬管结构进行某些更新，使其节省工作气体。

①中间管为喇叭口形的炬管

何志壮等设计的中间管为喇叭口形的炬管（见图2）使外管与中间管的环隙面积减小，适当提高结构因子（即中间管外径与外管内径比值）在0.93时，其炬管点火容易，火焰稳定，而且可节省氢气40％。

图2 喇叭口形低气流炬管

②微型省气炬管通过降低炬管尺寸，在不影响点火及ICP火焰的稳定性的前提下，节省氩气。

其外径14mm，中间管12mm，内管2mm，中心出口处1.0～1.5mm其点火功率为0.6kW，工作功率为0.8～1.4kW，冷却气流量为10L/min。其对有些元素的检出能力与常规炬管一致，但火焰温度低有些元素检出能力不如常规炬管，基体效应也较大。

（3）可拆卸式炬管

由于ICP光谱仪的高频发生器高频功率转换不够，使得负载线圈很多能量不能完全转换到ICP火焰上，使之炬管外管易烧坏，有时内管中心处也经常发生堵塞而烧毁。所以有些商品化仪器采用可拆卸式炬管（见图3）。

图3 可拆卸式矩管

（4）有机物分析的专用炬管

有机物的主要成分是碳氢化合物，当ICP分析有机物中杂质元素时，引入大量烃类化合物，使碳的微粒很容易在炬管内管中心处附留，使得内管堵塞无法进样，不能工作。所以做有机物分析时，要选用有机物炬管（见图4）。

图4 有机物矩管

（5）耐氢氟酸的炬管

一般炬管的材料是由石英制备，当分析氢氟酸或分析试样溶液介质是氢氟酸时，于它对石英材质有腐蚀作用，不能采用。耐氢氟酸的炬管制作材质有：氧化铝、氧化锆、聚四氟乙烯、内管中心处镀铂、镀钯材料制成炬管（图5）。

图5 耐氢氟酸的矩管

（6）加长炬管

在Ar-ICP光源中，有小于200nm的O₂分子谱带、200～250nm的NO分子谱带、300～320nm的OH谱带、380～390nm的CN谱带干扰。这些O₂、N₂是从大气进入的，可采用加长炬管或炬管上套一延伸管，将大气与等离子火焰隔开。同样采用这种将大气隔开方式，如果采用真空型ICP光谱仪，可分析试样中的碳元素（见图6）。

图6 加长矩管

（7）附带护套气的炬管

在中间管和内管之间，加入一支护套吹扫气（Ar）管，当试样溶液进入完毕后，用吹扫气清理内管和中间管，使试样、盐类不附在内管中心出口处，防止堵塞（见图7）。

图7 附带护套气的矩管