AAS顾名思义，就是原子吸收光谱法，该法具有检出限低、准确度高、选择性好(即干扰少)、分析速度快等优点。ICP原子发射光谱仪，是根据试样中被测元素的原子或离子，对各元素进行定性分析和定量分析的仪器，该仪器具有样品用量少，应用范围广且快速，灵敏和选择性好等特点。

　　ICP是否会完全取代AAS，它们各有什么优缺点，下面对ICP-MS(等离子体质谱)、ICP-AES(全谱直读等离子体光谱)、GFAAS(石墨炉原子吸收)和FlameAAS(火焰原子吸收)4种技术的抗干扰能力、技术指标、操纵难度、样品分析能力及投资运行用度等进行分析和比较。

 

　　先从AES和AAS区别说起

　　原子发射光谱分析法(AES)是利用物质中不同的原子或离子在外层电子发生能级跃迁时产生的特征辐射来测定物质的化学组成的方法。需要一个很强的激发光源，ICP就是一个很好的激发光源。

　　※在一定频率的外部辐射光能激发下，原子的外层电子在由一个较低能态跃迁到一个较高能态的过程中产生的光谱就是原子吸收光谱(AAS)。

　　(1)一般来说AES在多元素测定能力上优于AAS，但是AES在操作上比AAS来的复杂；还有就是AES由谱线重叠引起的光谱干扰较严重，而AAS就小的多；

　　(2)原子发射比吸收测定范围要大，对于ICP而言准确性也较高。有些元素原子吸收是无法测定的，但发射可测，如，P、S等；

　　(3)AAS比较普遍，其价格相对AES便宜，操作也比较简单。

 

　　如何更好的使用好ICP光谱仪

　　样品前处理的过程：

　　i根据样品含量确定分析方法及其称样量，确保待测元素的含量，在ICP光谱仪检测范围内。

　　ii确保样品完全分解，无损失、无污染。

　　iii选择适当的介质，最好为硝酸和盐酸，尽量少用硫、磷酸。

　　vi确保未使用对仪器有害的试剂.(如，HF，强碱等)。

 

　　这些术语，你有必要知道

　　仪器的检出限：DL=3σ(n=11)

　　检定下限：5DL

　　方法检出限(MDL)：在有基体存在的情况下测得的检出限

　　检定下限：5MDL

　　※在基体复杂或者不能匹配的情况下，无法测定检出限，可采用5～10倍的仪器检定下限(5DL)来代替也可采用加标回收的方法来确认方法检定下限。

　　样品溶液中固溶物的含量：TDS

　　标准玻璃同心雾化器TDS<1%

　　高盐玻璃同心雾化器TDS应在1%～10%

　　Burgener雾化器TDS>10%

　　ICP光谱仪的测定范围

　　ICP光谱仪的测定下限通常>5MDL

　　ICP光谱仪的测定上限通常在20%～30%左右

 

　　2、谱线选择

　　I.低含量元素选择灵敏线，高含量元素选择次灵敏线或非灵敏线(尽可能保证IR<2000-3000counts/s)

　　II.确保谱线无基体或主量元素干扰，若无法避免可采用基体匹配或干扰系数校正(IEC’s)

 

　　3、背景扣除及其位置的选择

　　i.将背景位置定在尽可能平坦的区域(无小峰)

　　ii.左背景、右背景以及左右背景强度的平均值尽可能与谱峰背景强度一致。

 

　　4、分析条件最佳化

　　影响灵敏度的因素：雾化器压力、RF功率、辅助气

　　△E=E激发态-E基态=hc/λ发射

 

　　5、通过有效质控手段，确保结果准确可靠

　　i通过质控样(QC)，来控制仪器的漂移，并对工作曲线进行校准。

　　ii如果分析结果漂移过大，需查明原因。

 

　　6、稳定性差原因剖析

　　第一种情况：峰位上下波动。

　　首先确认是光学系统还是进样系统造成的连续测定Ar433.5、Ar426.6和C193.0的稳定性，设定分析条件为：RF功率：950W

　　清洗泵速：0

　　分析泵速：0

　　雾化器压力：30Psi

　　辅助气：1.0L/min

　　i：Ar线和C线稳定性好

　　说明：光学系统没问题，主要是进样系统造成的

　　原因：

　　a、雾化器堵塞，雾化效率变差。(原因可能由于含盐量高、或者溶液中细小粉末吸附在雾化器内表面造成的)。这种情况下，通常强度一直往下降。

　　b、雾化室积水或者挂水。通常强度上下变化。

　　c、进样系统漏气。通常强度上下变化。

　　d、泵管老化，蠕动泵泵夹位置不正确。

　　ii：C线稳定性好，Ar线不好。

　　说明：长波稳定性差。

　　原因：有可能是快门或者狭缝切换有问题。

　　iii：Ar线和C线稳定性都差。

　　说明：仪器光学系统或者发生器有问题。

　　原因：

　　a、采光管是否有东西挡光。

　　b、CID检测器是否结霜。通常峰形发生变化。

　　c、检查功率稳定性(监测IP电流变化)。

 

　　第二种情况：峰位左右漂移

　　原因：

　　a、光室恒温系统不稳定。

　　b、循环水散热差。

　　c、排风系统风量太小或者太大

 

　　ICP与AAS使用过程中所遇到的那些干扰

　　1、ICP-MS干扰

　　质谱干扰

　　质谱干扰(同量异位素干扰)是预知的，如，58Ni对58Fe的干扰，可以使用元素校正方程、采用“冷等离子体炬焰屏蔽技术”或“碰撞池技术”降低影响。

　　基体酸干扰

　　HCI、HCIO4、H3PO4、H2SO4会引起质谱干扰，可使用“碰撞池技术”、电热蒸发等予以消除，用HNO3配制试液也可以避免质谱干扰。

　　基体效应

　　试液与标准溶液粘度的差别会改变各种溶液产生气溶胶的效率，可采用基体匹配法及内标法消除。

　　电离干扰

　　试样中含有高浓度的第Ⅰ族和第Ⅱ族元素回产生电离干扰，可采用基体匹配法、稀释试样、标准加进法、同位素稀释法等消除。

 

　　2、ICP-AES干扰

　　光谱干扰

　　ICP-AES的光谱干扰较为严重，可使用高分辨率的光谱仪、应用动态背景校正等方法来消除干扰，进步正确度。

　　基体效应

　　与ICP-MS相同，可采用基体匹配法及内标法消除。

　　电离干扰

　　仔细选择各个元素的分析条件、加进消电离剂或采用标准加进法，都可以减少电离干扰的影响。

　　FlameAAS干扰

　　化学干扰

　　在高温火焰中，干扰物与被测元素形成较强的化学键，或天生高温难熔晶体，不易原子化。可加进开释剂、保护剂、助熔剂、改变火焰性质予以消除。

　　电离干扰

　　可选择合适的火焰种类和火焰温度以及加进消电离剂等方法消除。。

　　背景干扰

　　可采用双波长法、氘灯校正、塞曼效应、自吸收法等消除。

　　ICP与AAS使用过程中你所遇到的那些技术指标

　　检出限

　　ICP-MS的检出限最优，大部分元素为ppt级；GFAAS次之，检出限为亚ppb级；ICP-AES一般为1-10 ppb；而FlameAAS的检出限大部分为10-100 ppb。

　　精密度

　　ICP-MS的精密度(RSD)一般为1%-3%，ICP-AES的精密度为0.3%-2%,GFAAS的精密度最差为1%-5%，而Flame AAS的精密度最优为0.1%-1%。

　　线性动态范围

　　ICP-MS具有高达108的线性动态范围(LDR)；ICP-AES也有105以上的线性动态范围；GFAAS最差，仅为102；Flame AAS的线性动态范围为103。

　　操纵难度

　　ICP-AES的自动化是最成熟的，可以由技术并不熟练的职员来应用已制定的方法进行测定工作。最近几年，ICP-MS在计算机控制和智能化软件方面已经有了很大的进步，操纵也比较简便，但它的方法研究非常复杂和费时。GFAAS的分析操纵固然比ICP-MS要轻易，但制定方法仍需要相当熟练的技术。Flame AAS的操纵则相对比较简单轻易。

　　另外一个应该考虑的重要因素是，ICP-MS、ICP-AES和GFAAS由于自动化程度较高以及使用安全的惰性气体，因而可以在无人看管下连续长时间工作，极大的减低了职员的劳动强度并进步了工作效率。

 

　　ICP超强的样品分析能力

　　ICP-MS具有强大的分析丈量痕量元素的能力，每个样品的分析时间小于5 min，在某些情况下只需2 min，就能同时测定所有元素；全谱直读ICP-AES每个样品的分析时间为2 min，能一次同时测定数十个元素；GFAAS每个样品每个元素需3~4 min；Flame AAS每个样品测定一个元素约需20 s。与AAS技术相比，ICP的工作效率具有明显的上风。

　　ICP-MS一般只能分析固体溶解量为0.2%左右的溶液，Flame AAS为3%以内，而ICP-AES和GFAAS则有较大的上风，可分析固体溶解量超过20%的溶液。

 

　　仪器用度比较

　　粗略地估计，仪器的基本投资ICP-MS约为ICP-AES的两倍，ICP-AES是GFAAS的两倍，GFAAS为FlameAAS的2~3倍。自动化程度如何以及附件的配置，会使估计有所变化，另外，超痕量分析所必须的超净实验室也需要一定的投资。

　　ICP-MS和ICP-AES的雾化器和炬管的寿命是相同的，但由于ICP-MS的一些部件如分子涡轮泵、取样锥、截取锥、检测器等有一定的使用寿命而需要更换，所以它开机工作的用度明显高于ICP-AES。ICP和GFAAS都需要Ar气，但GFAAS的用量要少得多，而且GFAAS的消耗品以石墨管为主，所以GFAAS的运行用度要低于ICP-AES，FlameAAS的主要消耗品仅是乙炔等燃气，故FlameAAS的工作用度最低。

　　选择哪种技术或仪器，应该综合考虑以下因素：

　　每星期的样品数目；

　　样品的类型(地表水、污水、土壤、矿石、金属等)；

　　需要分析哪些元素及其浓度范围；

　　是否需要测定同位素；

　　使用哪种前处理方法；

　　可提供试样的体积；

　　预备购买哪些选购件和附件；

　　有多少购买资金；

　　能提供多少运行经费；

　　分析职员的技术水平如何。

　　并根据各因素对你的重要程度，再作出抉择。

　　例如：样品量非常大，每个样品需测定5个以上元素，浓度在ppb至亚ppb级，假如经费充裕，则选择ICP-MS比较合适。

　　又如：作为一个以分析地表水、海水、产业废水为主，土壤、底质为辅的环境监测三级站，假如经费许可，则选择ICP-AES和GFAAS的组合较为适宜。