电感耦合等离子体发射光谱仪的维护和保养

成 斌

（山西省产品质量监督检验研究院，山西太原，030032）

原子发射光谱分析法（AES）是根据待测物质的气态原子被激发时所发射的特征线状光谱的波长及其强度来测定物质的元素组成和含量的一种分析方法[1]。等离子体原子发射光谱仪（ICP-AES）以电感耦合等离子体（ICP）为光源，因其具有灵敏度较高、基体效应较低、可以进行多元素同时测定等特点，而在洗涤用品、石化等行业得到广泛应用，成为无机元素分析的重要工具。本文以ICAP6300为例，从工作原理，实验环境要求，日常维护和使用中的注意事项4个方面总结了ICP-AES的相关知识，以供同行参考。

1 工作原理

ICP-AES以射频发生器提供的高频能量加到感应耦合线圈上，将等离子体石英玻璃矩管放置于该线圈中，在矩管中产生高频电磁场，用微电火花引燃，使通过矩管中的氩气电离，产生电子和离子而导电，导电的气体受高频电磁场的作用，形成耦合线圈同心的涡流区，强大的电流产生高热，从而形成火炬状的并可以自持的等离子体[2]。样品经由雾化系统雾化成气溶胶，由载气送入等离子体，在高温和氩气气氛中被充分蒸发、原子化、电离和激发，发射出所含元素的特征谱线。根据特征谱线的存在与否，对元素进行定性分析；根据特征谱线的强度，对元素进行定量分析。

2 实验环境要求

实验室环境温度一般要求控制在18～25℃，且温度变化不大于±2℃/h；相对湿度控制在40%～60%；空气中尘埃粒子需保持最低，周围无强电磁场干扰，无腐蚀性气体和无强烈震动。交流电压为（220±5）V；仪器要求配备单独接地，接地电阻小于4m[3]。建议实验室配备空调，并常年开启，以维持仪器所需的温湿度；配备空气净化装置；配备稳压电源。

3 日常维护

（1）雾化室和雾化器的维护

如果雾化室玻璃壁上有油膜，可以用肥皂水清洗，清洗以后用去离子水冲干净，不能使用氢氟酸清洗，最好是每次做完样品之后，用稀硝酸和去离子水在线冲洗。

在测试开始和结束时，利用酸空白和去离子水对雾化器冲洗几分钟，这样可以确保样品不在雾化器毛细管内沉积或者结晶。任何浓度的氢氟酸均会对玻璃或石英材质的雾化器造成不可修复的损坏。也不能采用超声波对雾化器进行清洗。超声波会使雾化器中的毛细管共振并且与喷嘴碰撞而碎裂，造成雾化器的损坏。如果雾化器出现堵塞，可以用清洗剂冲洗雾化器的气体入口和喷嘴；或者在喷嘴吹入（0.1～0.2MPa）的氩气，将堵塞物从雾化器的侧臂中吹出。

（2）除尘

壳体上的灰尘，用干布、湿布、酒精棉等擦拭不易除去，可以先借助泡沫海绵沾上肥皂水擦洗，然后用干净湿布擦洗，反复几次，直到干净为止，最后自然晾干即可。

仪器内部元件分布散乱，形状不均，直接用毛刷、棉布或吸尘器除尘很难将灰尘除去。可将主机旁的氩气进气管取下，把氩气压力调至0.60MPa，并打开为主机配置的抽风机，边高压气流吹扫元器件，边抽气吸收弥散的灰尘，即使隐蔽位置的灰尘也能有效清理除去，而且防止了灰尘的二次污染。

石英观测窗的灰尘清洁。该部件一侧直接与外界接触，可能会有灰尘或其他杂物污染，导致透光效果下降。清洁该部件时确保氩气吹扫气处于关闭状态，打开石英观测窗面板，缓慢向外拉出石英观测窗部件，检查密封圈是否完好，先借助洗耳球吹去石英观测窗表面的浮尘，然后用擦镜纸轻轻擦拭石英观测窗玻片，插回仪器时注意正反。不能用腐蚀性的试剂清洗石英观测窗，以免把玻片、金属支架和密封圈损坏；发现石英观测窗密封圈老化或脱落，应及时更换密封圈。建议每年最少进行一次清洁。

（3）循环水的更换与循环水过滤网的清洗

打开外置循环水的外罩，把注水口的螺帽拧下，在循环水的后面打开排水口，拿塑料盆把排出的水取走，确保循环水仪器排尽水；逆时针拧下循环水过滤装置上的透明外罩，轻轻取出循环水过滤网，将过滤网置于烧杯中，添加300mL去离子水，然后把烧杯放到超声波清洗器中，超声10min，超声干净的过滤网自然晾干或氮气吹干，然后装回过滤装置中。把循环水仪器的出水口关紧，然后往循环水仪器中加入2000mL去离子水，再加入15mL抑制剂，以防止循环水中滋生细菌，然后继续添加去离子水到合适刻度。不能用腐蚀性试剂来清洗滤网，以免腐蚀损坏。

（4）矩管和中心管的维护

轻轻拆下矩管和中心管，观察金属矩管座上的O型圈，若有可见破损，需更换。若有盐分沉积，可将矩管和中心管放入稀释的表面活性剂中浸泡5min，然后用去离子水清洗，放置在95℃的烘箱内烘干；如果有金属沉积，可将炬管和中心管在热酸（稀王水、硝酸和盐酸）中浸泡数小时，然后再用去离子水清洗，放置在95℃的烘箱内烘干；如果有碳沉积，可将矩管放入750℃马弗炉中，然后打开马弗炉几秒钟，让空气进入，再次将温度升至750℃，重复几次以清除碳沉积，等马弗炉冷却后，再取出矩管，可以防止矩管因应力而破裂[4]。建议每月清洗一次矩管，每两周清洗一次中心管，尤其在做完合金钢、不锈钢等样品后，应及时清洗矩管和中心管。

（5）定期更换泵管

每次分析前都要观察泵管，若出现任何磨损的迹象，则需更换；不要过分压紧泵夹，因为那将导致泵管的过度磨损毁坏，进而需要频繁更换。建议每月更换一次泵管。

（6）定期检查稳压电源的接地情况。

（7）定期保养氩气过滤器。用氩气反向吹氩气过滤器，并排空。建议每半年进行一次。

（8）气体控制系统的维护

气路漏气与否的检查。首先打开气体控制系统的电源开关，使电磁阀处于工作状态，接着开启气瓶及减压阀，使气体压力指示在额定值上，然后关闭气瓶，观察减压阀上的压力表指针，应在几个小时内没有下降或下降很少，否则气路中有漏气现象。

气路杂质的清理。拔下某些区段的气体管道，打开气瓶，放一段时间的气体，可将管道中的水珠、尘粒、杂质等吹出，保持气路畅通。安装气体管道时，注意不要让管子弯曲太厉害，否则影响测定的稳定性，同时也容易造成管道损坏。

（9）定期清洁空气过滤网

由于空气中存在尘埃，空气过滤网上会堆积大量的灰尘，需要定期用吸尘器清洁空气过滤网。建议每月清洁一次。

4 使用中的注意事项

（1）工作气体为高纯氩气，纯度99.995%以上，否则仪器点不着火。

（2）开启稳压电源时，注意检查其输出电压（220 ±5）V和零地电压差值（＜5V）是否正常。

（3）正确开关工作气体。开机时，先在软件中选择“大量”驱气30min以上，然后开启冷却循环水，打开风机，最后点火；关机时，熄火5min后，关闭冷却循环水，待camera≥20℃后再继续驱气5～10min，最后关闭工作气体，关闭风机。

（4）开机使用前应通工作气体吹扫2h左右，使光室温度升到38℃左右，同时将管道中的水珠、尘埃等吹出。

（5）分析时，测试液体清澈透明，无沉淀和悬浮颗粒，否则应过滤。

（6）分析结束后，吸取5%的稀硝酸冲洗管路5min，以保证进样系统内的样品被完全冲洗干净，然后用去离子水清洗3～5min来保持进样系统干净。

（7）点火前和熄火后均应保持泵夹和泵管处于松弛状态。

5 小结

综上所述，随着电感耦合等离子体发射光谱仪的应用范围越来越广泛，对其进行合理和正确的维护保养就显得尤为重要。本文对电感耦合等离子体发射光谱仪的工作原理、实验室环境要求、日常维护及使用中的注意事项进行了简要介绍，希望对提高仪器的服务质量有积极作用。