微波等離子體原子/離子熒光光譜
微波誘導(dǎo)等離子體(MIP)、微波等離子體炬(MPT)是繼電 感耦合等離子體之后發(fā)展起來的新型發(fā)射光譜光源,具有裝置簡 單、功耗低、工作氣體流量小等優(yōu)點,也曾被用作原子熒光光 譜、原子吸收光譜分析的原子化器。
與 ICP 用作原子發(fā)射光譜的激發(fā)光源相比,MPT 是另一種應(yīng)用 廣泛的原子發(fā)射光譜光源,并有很多研究報道。與MPT-AES 相 比,MPT 作為原子化器、離子化器進(jìn)行原子熒光、離子熒光光譜研究的報道相對較少,也未見用 MPT作原子化器/離子化器的 AFS/ IFS 商品儀器。究其原因,可能與原子熒光光譜分析技術(shù)的整體發(fā)展?fàn)顩r有關(guān)。與AFS同時期發(fā)展的其他原子光譜分析技術(shù),如 AES、 AAS 以及稍后發(fā)展起來 ICP 質(zhì)譜(ICP mass spectrometry, ICP-MS) 相比,這些技術(shù)的快速發(fā)展以及在實際樣品分析中的廣泛應(yīng)用在一 定程度上限制了 AFS/IFS 技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用和普及。
與 ICP-AFS/IFS 研究相比,MIP/MPT-AFS/IFS 的研究工作 開展得比較晚,研究得深度和廣度也不及前者。下面主要介紹的研 究工作為 MIP 作原子化器的 AFS 研究,以及 MPT 作原子化器/離子化器的 AFS、IFS 研究。
1、MIP 原子熒光光譜
Perkins 等采用 TM010 腔獲得的低功率 MIP 為原子化 器,通過使用普通 HCL 或 Xe 弧燈為激發(fā)光源、Ar 或 He 為 工作氣體研究了多種元素的原子熒光光譜,證明 MIP 也可用作原子熒光光譜的原子化器。
在 Perkins 等此建立的研究系統(tǒng)中,樣品經(jīng)氣動霧化后不 經(jīng)去溶直接進(jìn)入 MIP,熒光信號觀測在距 TM010 腔頂端4?5mm (Ar MIP)或8mm (He MIP),熒光信號經(jīng)單色儀分光后使用鎖相放大器對信號進(jìn)行處理。部分元素的檢出限如下表所示。
MIP原子熒光光譜對部分元素的檢出限(3a)/(ng/mL)
分析線/nm |
HCL-Ar MIP-AFS |
Xe-arc-Ar MIP-AFS |
HCL-He MIP-AFS |
Ag 328. 1 |
60 |
105 |
15 |
Al 396. 2 |
1050 |
1500 |
120 |
Ba 553. 5 |
30 |
60 |
12 |
Li 670. 8 |
30 |
75 |
1.8 |
Ca 422. 7 |
30 |
30 |
26 |
Co 240. 7 |
1500 |
1500 |
29 |
Cr 357. 9 |
3000 |
75 |
60 |
Fe 248. 3 |
900 |
105 |
45 |
K 766.5 |
30 |
600 |
1.5 |
2、MPT 原子/離子熒光光譜
表中的實驗結(jié)果說明,無論使用 HCL 或 Xe 弧燈、Ar 或 He, MIP 都可以用作原子熒光光譜的原子化器,開展對堿金屬、堿土金屬以及過渡金屬元素的原子熒光光譜研究;普通 HCL 與 Xe 弧 燈作激發(fā)源的 Ar MIP-AFS 對所研究元素的原子熒光光譜的檢出限基本相當(dāng),都表現(xiàn)為堿金屬、堿土金屬元素的檢出限比其他過渡金屬元素好的特點,對難熔元素,如 Al、Cr 等的檢出限最差;用 He MIP 作原子化器的原子熒光光譜的檢出限比 Ar MIP-AFS 要好,檢出限的改善一般在幾倍至幾十倍,最高可達(dá)50倍。
對 MPT 的研究表明,它是性能優(yōu)異的原子化器、離子化器。下圖是 Eu HCMP-HCL 為激發(fā)光源的 MPT- AFS/IFS 實驗結(jié)果。與 ICP 作原子化器、離子化器進(jìn)行熒光光譜 研究的結(jié)果相似,MPT 熒光光譜中也發(fā)現(xiàn)了原子熒光信號和離子 熒光信號,但不同的是 MPT 熒光光譜中的原子熒光譜線要比 ICP 中的豐富,且原子熒光信號強(qiáng)度與離子熒光信號強(qiáng)度基本相當(dāng)。MPT 原子熒光、離子熒光與 ICP 熒光光譜差異主要與 MPT 的溫度特性,即 MPT 焰炬的激發(fā)溫度要比 ICP 焰炬低有關(guān)。
雖然 MPT 可用作原子化器、離子化器進(jìn)行原子/離子熒光光譜研究,但這方面的研究報道相對要比 ICP 原子/離子熒光光譜的研究要少得多。從公開發(fā)表的研究結(jié)果看,MPT 作原子化器、離子化器的微波等離子體熒光光譜的檢測能力要稍差一些。當(dāng)然,僅僅根據(jù)研究的堿土金屬元素和稀土元素作這樣的結(jié)論并不公平。與 ICP-AFS/IFS 相比,雖然 MPT/MIP-AFS/IFS 的檢測能力稍差,但考慮到 MIP/MPT 功率小、工作氣體流量小等特點,以及原子熒光光譜分析技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)實,裝置簡單、運行成本較低的 MIP/MPT 仍然是進(jìn)行多元素分析最具潛力的原子化器/離子化器 之一,具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。