Атомная спектроскопия. Индуктивно-связанная плазма

Индуктивно-связанная плазма (ИСП) представляет собой газ со значительной концентрацией электронов и однозарядных ионов. Количество разноимённых зарядов примерно одинаково, но при этом, газ, будучи нейтральным, является токопроводящим.

Плазмотрон состоит обычно из трёх (иногда двух), кварцевых концентрических трубок, образующих горелку, на конце которых и находится плазма. Для удержания плазмы используют катушку индуктивности, питающуюся от высокочастотного генератора мощностью от 1,5 до 5 кВт. Частота генератора составляет примерно 2,7?10⁷-5?10⁷ Гц. Температура плазмы может доходить до 10000 К, поэтому кварцевые трубки охлаждают. Через плазму создают специальный канал, по которому и пропускают подготовленную пробу, обычно в виде аэрозолей.

ИСП, как правило, применяют в сочетании с другими методами спектрального анализа. Этот метод пригоден для анализа большинства элементов таблицы Менделеева. Точность определения содержания вещества достигает 0,1?10^?9г/л.

Примеры применения метода.

Пример 1. ИСП в сочетании с масс-спектрометрией применяют для анализа содержания шихты и отходов техногенного производства, для анализа колошниковой пыли, шлаков и вод, возвращаемых для повторного использования.

Пример 2. Содержание неактивного стронция в подкисленной пробе точно известного объёма (аликвоте), определяют методом атомно-абсорционной спектрометрии с применением ИСП. После этого к пробе добавляют 2 мл раствора хлорида стронция и повторяют анализ. Если оказалось, что в пробе содержится менее 20 мг, значит, в материале содержится большое количество стронция.

Пример 3. Если требуется идентифицировать источник загрязнения воды, то обычно используют метод гамма-спектрометрии, атомно-эмиссионный или атомно-абсорбционный. Предварительно пробы иногда анализируют с помощью инфракрасной Фурье-спектроскопии. Для этих же целей применяют и ИСП в сочетании с масс-спектрометрической или оптической регистрацией результатов анализа.

Следует отметить, что анализ может сопровождаться сильным «шумом», то есть появлением посторонних спектральных линий, затеняющих полезный сигнал. Этот недостаток устраняют путём вычитания из общего сигнала, составляющих фона, которые получают по параллельному независимому каналу.

Этот метод постоянно совершенствуется и находит всё большее применение. Для его реализации начато промышленное производство соответствующей аппаратуры.