在环境*域以外的其他地方,识别和量化存在的元素也是有帮助的,例如确定润滑油中的金属浓度以推测发动机磨损的速度,或者确定农业土壤中的肥料浓度以决定是否需要额外的肥料。流量计和控制器在这方面也发挥重要作用。
等离子体-原子发射光谱法,ICP-AES
如您所知,在许多应用中,了解哪些化学元素存在及含量是有用的。ICP-AES是用于分析测量固体、液体和气体中元素的性质和浓度的好方法。由于其精度高达ppb范围,ICP-AES适合分析微量元素,即非常低的浓度。该技术适合检测金属(如贡)和准金属(如砷),可同时分析十种元素。该技术的背后是什么支撑?气体的细致传输是如何发挥作用的?
通过质量流量控制器控制氩气供应
简单来说,元素分析的ICP-AES方法使用等离子体产生待测样品中元素的激发原子和离子,当其返回基态时,使用原子发射光谱法(AES)测量其特征光谱。光谱中线条的强度与样品中元素的浓度成正比。
ICP-AES设备只能分析液态样品。对土壤样品和其他固体物质来说有点棘手。为解锁化学元素,需将样品溶解在强酸中:王水,*种盐酸和硝酸的混合物。泵将样品从储存容器中吸出,并将其输送到喷雾器,喷雾器将液体变成气溶胶形式或薄雾。为了准确调节雾的浓度,并在必要时进行稀释,在流量控制器的帮助下,向喷雾器提供氩气流。薄雾进入反应室,与已经在反应室中的等离子体碰撞。
如果将高压线圈通过气体,为气体提供足够的能量,*些气体就会释放电子。除了*初的气体粒子,现在还有负电子和带正电的离子的混合物。这种带电粒子的“电离气体混合物”被称为等离子体;等离子体被称为物质存在的*四种状态,除了固态、液态和气态。通过ICP,氩气形成等离子体的基础,必须使用流量控制器准确供应该气体。等离子体的温度非常高,约为700℃。由于等离子体必须始终保持正确的成分,所以氩气的准确和连续供应是重要的。为了保护外界免受高温影响,冷却气体(通常但不总是氩气)被引导到反应室外部。
调节薄雾
当含有待测化学元素的雾与等离子体碰撞时,这些元素也被转化成等离子体。吸收足够多的能量后,这些元素进入激发态。元素不喜欢处于激发态,所以它们试图以较低的能*回到基态。在这个转变过程中,每个元素发射出其特有的辐射。通过光谱仪测量辐射,辐射的强度与样品中所述元素的量成正比。
光谱仪,ICP-AES 或者 ICP-OES
AES中的光谱仪是反射镜、棱镜、棒、单色仪/多色仪等探测器的组合,用于引导和测量发射的辐射。为了防止过程受到干扰,例如含氧气体对辐射的吸收,光学物体所在的区域不断用氮气吹扫。气流不*定要非常准确,但须有高度的重复性。流量控制器的使用对于确保重复性很重要。有些地方使用ICP-OES替代ICP-AES。