第一章 (ICP-AES)
1．ICP 的環(huán)行結(jié)構(gòu)是怎樣形成的？為什么說(shuō)環(huán)行通道的形成是決定 ICP 優(yōu)良分析性能的主要因素？
ICP 環(huán)形結(jié)構(gòu)的形成是高頻電流的趨膚效應(yīng)和載氣動(dòng)力學(xué)的雙重作用的結(jié)果。 ( 形成 ICP 焰炬的三個(gè)條件：高頻電磁場(chǎng)、工作氣體、石英炬管 )
樣品的霧滴在這個(gè)約 7000K 的高溫環(huán)境中很快蒸發(fā)、離解、原子化、電離并激發(fā)。即通道可使這四個(gè)過(guò)程同時(shí)完成。而且樣品在通過(guò)通道的時(shí)間可達(dá)幾個(gè)毫秒，因此被分析物質(zhì)的原子可反復(fù)地受激發(fā)，故 ICP 光源的激發(fā)效率較高。體現(xiàn)出優(yōu)良的分析性能。
2 ．與電弧、火花光源比較， ICP 光源的最突出優(yōu)點(diǎn)有哪些？
火焰光源溫度低，激發(fā)能力不強(qiáng)；電弧、火花放電穩(wěn)定性差，精密度不好。
而 ICP 光源特點(diǎn)： 1) 放電穩(wěn)定好； 2) 蒸發(fā)、激發(fā)能力強(qiáng)； 3) 基體效應(yīng)?。?4) 線(xiàn)性范圍寬； 5) 背景小。
3 .ICP 放電可分為幾個(gè)區(qū)域？各部分有何的特點(diǎn)及作用。
ICP 放電可分為感應(yīng)區(qū)和尾焰兩大區(qū)域。在感應(yīng)區(qū)中包含預(yù)熱區(qū)、初始輻射區(qū)、標(biāo)準(zhǔn)分析區(qū)三個(gè)部分，各部分特點(diǎn)與作用如下：
1) 預(yù)熱區(qū)：通道下部幾 mm 的范圍，預(yù)熱及脫溶劑作用。
2) 初始輻射區(qū)：感應(yīng)圈中部至上方約 10mm ，溫度約 10000K 。重要的蒸發(fā)、原子化區(qū)，背景強(qiáng)，很少用作分析區(qū)域。
3) 標(biāo)準(zhǔn)分析區(qū)：感應(yīng)圈上方 10~20mm ，溫度約 7000K, 背景小。是主要的光譜觀(guān)測(cè)區(qū)。
尾焰： 20mm 以上，溫度低。不能用于分析。
4 .ICP AES 電熱蒸發(fā)進(jìn)樣法的優(yōu)點(diǎn)有哪些？
ICP- AES 電熱進(jìn)樣法的特點(diǎn)： 1) 原子化和激發(fā)與去溶過(guò)程分開(kāi)，減弱了溶劑對(duì) ICP 放電的影響； 2) 樣品用量少、試樣利用率高； 3) 利用程序升溫減小或消除基體效應(yīng)；
5 .ICP 放電中背景的主要有哪些？
ICP 放電中背景的主要來(lái)源：
1) 分子輻射：在光源中，試樣本身或試樣與空氣作用產(chǎn)生的分子氧化物或氮化物等分子發(fā)射的帶狀光譜，如 CN ， SiO ， AlO 、 OH 等；
2) 譜線(xiàn)的翼展：分析線(xiàn)周?chē)衅渌氐膹?qiáng)擴(kuò)散線(xiàn) ( 寬譜線(xiàn) ) ，如高含量的 Zn 、 Sb 、 Pb 、 Bi 、 Mg 和 Al 等；
3) 軔致輻射：電子通過(guò)荷電粒子庫(kù)侖場(chǎng)時(shí)被加速或減速引起的連續(xù)輻射；
4) 電子 離子復(fù)合連續(xù)輻射：電子在離子場(chǎng)中被離子俘獲而形成原子過(guò)程中引起能量的變化所產(chǎn)生的連續(xù)輻射。
5) 雜散光：儀器光學(xué)系統(tǒng)對(duì)一些輻射的散射，并通過(guò)非預(yù)定途徑直接進(jìn)入檢測(cè)器的輻射。
6 ．在 ICP-AES 中，為什么揮發(fā)原子化干擾可以忽略？
在 ICP-AES 中，樣 品在 ICP 的高溫環(huán)境中很快蒸發(fā)、離解、原子化、電離并激發(fā)。樣品通過(guò) ICP 環(huán)形通道的時(shí)間可達(dá)幾個(gè)毫秒，因此被分析物質(zhì)的原子可反復(fù)地受激發(fā)，激發(fā)效率高，最后只有少量分析物質(zhì)的原子未被激發(fā)；再就是在 ICP AES 中，盡管由于基體的揮發(fā)，也會(huì)產(chǎn)生基體效應(yīng)，但總的來(lái)講基體效應(yīng)很小。所以這兩個(gè)方面對(duì)發(fā)射光譜的強(qiáng)度和特征影響是很小的，可以忽略不計(jì)。
7 ．在 ICP-AES 中，為什么載氣流量過(guò)大或過(guò)小都會(huì)使分析信號(hào)下降？
載氣作用之一是作為動(dòng)力在霧化器將樣品的溶液轉(zhuǎn)化為粒徑只有 1 -10 m m 的氣溶膠，作用之二是作為載氣將樣品的氣溶膠引入 ICP ，作用之三是對(duì)霧化器、霧化室、中心管起清洗作用。載氣的流量一般在 0.4~1.0L/min 。載氣流量過(guò)大，會(huì)使樣品產(chǎn)生稀釋效應(yīng)，而且導(dǎo)致樣品在 ICP 中停留時(shí)間減少，也導(dǎo)致 ICP 溫度下降，從而使樣品在單位時(shí)間內(nèi)濃度減低，激發(fā)量減低，使分析信號(hào)下降。載氣流量過(guò)小，導(dǎo)致樣品提升量小，甚至不能形成環(huán)形通道，同樣會(huì)使分析信號(hào)下降。
8 ．譜線(xiàn)的選擇
譜線(xiàn)選擇的準(zhǔn)則：譜線(xiàn)的靈敏度；無(wú)譜線(xiàn)重疊干擾或能有效校正；足夠的線(xiàn)性范圍；實(shí)際的應(yīng)用。
9 ． ICP 放電作為原子熒光光源和原子化器的優(yōu)點(diǎn)有哪些？
ICP 在原子熒光法中的應(yīng)用主要有三種方式。
一是作原子化器，
二是作為激發(fā)光源，
三是同時(shí)作為原子化器和激發(fā)光源。
在前兩個(gè)應(yīng)用中，它集中體現(xiàn)自身作為光源的 5 大優(yōu)點(diǎn) ( 見(jiàn)題 2 的五大優(yōu)點(diǎn) ) 。用于激發(fā)光源，光譜重疊干擾小。
用于原子化器： 1) 化學(xué)干擾少； 2) 熒光猝滅?。?3) 散射干擾弱。
10 ． ICP 放電作為原子吸收原子化器的主要缺陷是什么？怎樣克服？
缺陷：光程短。增加光程的方法： 1 ．多次反射； 2 ． T 型炬管； 3 ．水平裝置炬管。
優(yōu)點(diǎn)： ICP 幾乎是所有元素的高效原子化器和離子化器；背景吸收?。换瘜W(xué)干擾極少；能產(chǎn)生高強(qiáng)度、無(wú)自吸的原子線(xiàn)和離子線(xiàn)。
第二章 (ICP-MS)
1． ICP-MS 的優(yōu)點(diǎn)和不足有哪些？
ICP MS 有如下優(yōu)點(diǎn)：
1) 可測(cè)定的元素面寬：可達(dá) 80 余個(gè)元素；
2) 多元素同時(shí)測(cè)定，包括同位素分析，有 機(jī)物中金屬元素的形態(tài)分析；
3) 靈敏度高、檢出限低： 10-9 ~10-12 g/mL ；
4) 選擇性好、譜線(xiàn)干擾少；
5) 動(dòng)態(tài)線(xiàn)性范圍寬：可達(dá) 8 個(gè)數(shù)量級(jí)；
6) 在大氣壓下進(jìn)樣，便于與其他進(jìn)樣技術(shù)聯(lián)用；
7) 操作簡(jiǎn)便、分析速度快。
ICP -MS 的主要缺點(diǎn)：
1)ICP 高溫引起化學(xué)反應(yīng)的多樣化，經(jīng)常使分子離子的強(qiáng)度過(guò)高，干擾測(cè)量；
2) 對(duì)固體樣品的痕量分析，一般要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，容易引入污染。
2 ． ICP-MS 儀器對(duì)接口的要求：
采樣錐后的壓力應(yīng)該足夠低；在采樣過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)應(yīng)減小到最低程度；在合理的真空條件下，采樣錐孔徑應(yīng)足夠大，以滿(mǎn)足盡可能多地提取被分析物，同時(shí)減少鹽類(lèi)堵塞，避免等離子體穿過(guò)時(shí)發(fā)生電荷分離；穿過(guò)采樣錐的氣流不應(yīng)超過(guò)炬管的總氣流，以避免大氣進(jìn)入；采樣錐與截取錐之間距離應(yīng)合適，使之能夠有效提取離子；盡量減少等離子體與采樣準(zhǔn)之間的二次放電，保持離子化程度不變和避免腐蝕錐孔。
3 ．質(zhì)譜重疊干擾的類(lèi)型有哪些？怎樣消除？
質(zhì)譜重疊干擾有四種類(lèi)型：
1) 同量異位離子干擾來(lái)源：兩種不同元素的質(zhì)量幾乎相同的同位素所造成的干擾。消除：另選測(cè)定同位素、采用高分辨質(zhì)譜儀、計(jì)算機(jī)軟件校正 ( 可以從豐度表上精確預(yù)計(jì) ) 。
2) 多原子分子離子干擾來(lái)源：在離子的引出過(guò)程中，由等離子體中的組分與基體或大氣中的組分相互作用形成的多原子離子所引起的干擾。消除：扣空白校正；反應(yīng) / 碰撞池技術(shù)；另選分析同位素。
3) 氧化物和氫氧化物離子干擾來(lái)源：由分析物、基體組分、溶劑和等離子氣體等形成的氧化物和氫氧化物所引起的干擾。消除：優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件如：功率、載氣流速；去溶進(jìn)樣；碰撞 / 反應(yīng)池技術(shù)；校正方法。
4) 儀器和試樣制備所引入的雜質(zhì)離子干擾 來(lái)源：采樣錐和分離錐材料中濺出的金屬離子以及試劑和水中微量雜質(zhì)離子所造成的干擾。消除：降低等離子體的電位；使用超純?cè)噭┖退皇褂孟跛帷?/span>
4 ．影響 ICP-AES 分析信號(hào)最顯著的三要素：
入射功率、觀(guān)察高度、載氣流量。
5 ．質(zhì)譜儀必須處在高度真空條件下，若真空度過(guò)低，將會(huì)引起以下不良結(jié)果：
使離子在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生碰撞損失；引起其它分子離子反應(yīng)，使質(zhì)譜圖復(fù)雜化；增加噪音和記憶效應(yīng)；用作加速離子的幾千伏高壓會(huì)引起放電。
6 ．何為二次放電？它對(duì)測(cè)定有何影響？
二次放電：等離子體與接地錐口之間的電弧放電現(xiàn)象稱(chēng)為二次放電。來(lái)源：等離子體對(duì)地的高電位。等離子體射頻線(xiàn)圈與等離子體之間存在耦合電容，射頻源通過(guò)電容耦合使等離子體的電位得到了提升。
二次放電對(duì)測(cè)定有以下影響：
1) 產(chǎn)生超過(guò)預(yù)期水平的二價(jià)離子；
2) 產(chǎn)生的光子、亞穩(wěn)態(tài)原子、快電子在質(zhì)譜中造成非常高的連續(xù)背景；
3) 產(chǎn)生更多的錐口材料離子，使該離子的背景信號(hào)增加；
4) 促使離子能量增加和離子能量的分散，造成分辨率下降；
5) 造成高水平噪聲。
7 ．在碰撞反應(yīng)池中，離子 - 分子的反應(yīng)有哪些？
1) 電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)：正離子與中性分子碰撞可產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng) A +M → A+M ；
2) 氫原子轉(zhuǎn)移反應(yīng)：中性分子轉(zhuǎn)移一個(gè)氫原子給正離子產(chǎn)生氫原子轉(zhuǎn)移反應(yīng) A++MH → AH++M ；
3) 締合反應(yīng)：離子與分子加合形成締合反應(yīng) A++M → [A+M]+ ；
4) 縮合反應(yīng)： CeO++O2 → CeO2 ++O
8 ．為什么在 ICP-MS 分析中應(yīng)盡量避免使用鹽酸？
質(zhì)譜發(fā)展起來(lái)的原始動(dòng)力是同位素離子的鑒定和定量分析。而鹽酸中存在 Cl 元素，而 Cl 元素有 26 個(gè)同位素，豐度高，而高豐度的同位素的拖尾對(duì)相鄰低豐度同位素的影響比較大，并且存在同量異位離子干擾還是盡量避免使用。
9 ． ICP MS 在地學(xué)研究中的主要應(yīng)用有哪些？
ICP MS 在地學(xué)中主要有以下 3 個(gè)方面的應(yīng)用：
1) 地學(xué)樣品中的微量、衡量元素分析。
2) 高精度同位素分析。
3) 微區(qū)原位分析。例如： A ．單顆粒鋯石 U/Pb 年代學(xué)研究； B ．包裹體成分分析； C ．礦物微區(qū)成分分析； D ．測(cè)定生物體內(nèi)不同微區(qū)的微量元素分布和同位素比值用于研究全球變化以及監(jiān)控環(huán)境污染等； E ．高溫高壓實(shí)驗(yàn)中用于測(cè)定元素在結(jié)晶與熔融之間的分配系數(shù)。
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