ICP光谱仪分析中基体干扰的机理及消除方法

实验与分析 0 2021-06-07

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ICP光源由于ICP温度高和电子数密度高的原因，基体效应较小。但是，对于基体成分复杂的样品，当基体含量与待测元素浓度相差很大时，将会产生各种干扰效应，使分析提高，选择性变差。

所谓基体效应主要指共存组分对分析元素信号的影响，只有当基体与待测组分共存时才表现出来，不具有加和性。基体效应的存在会导致分析结果的变差。基体效应包括光谱和非光谱的基体效应。光谱的基体效应是指ICP放电中连续背景发射。它是随等离子体操作条件，引入样品溶液的成分、酸度、粘度和表面张力改变而发生变化的。辛仁轩观察到光谱背景与进样量的比值随进样量的降低而有一定程度的增加。由于连续背景发射可能使分析线强度测量值产生正的偏差，因此对连续背景发射进行校正是必要的。非光谱的基体效应也是与分析物、干扰物的性质、操作参数、仪器类型及进样方式等多种因素有关。

由于有机溶剂广泛用于稀土的分离，以及对ICP光谱信号有一定的增敏作用，ICP光谱仪分析中常常有有机溶剂基体。有机溶剂也会带来基体效应。有机溶剂导入ICP不仅会导致等离子体的激发特性，也会影响高频发生器及矩管的寿命;有机溶剂对输液管的要求也比水溶液高，既要求有高的抗溶剂腐蚀能力，又要求有足够的柔软性以便与蠕动泵相连。有机溶剂对激发温度虽未产生明显影响，但增大了待测物的传质效率，且有利于待测物电离，所以有一定增敏作用。

虽然有机溶剂对稀土元素ICP光谱有一定增敏效应，但导入量太多会造成ICP放电不稳甚至猝灭，以及试剂分子热解产物产生大量发射线造成的光谱干扰等咖。样品中的酸及有机物有时也采取去溶装置在进入ICP之前冷凝除去。

基体的抑制作用一方面是由于高浓度的基体存在增大了分析溶液的黏度和表面张力，降低了传输速率，从而降低分析信号.另一方面可能是阻挡效应的结果，即大量基体的存在阻挡了分析物粒子与电子的碰撞激发，降低了激发几率，这些干扰因素是同时进行的。

一般认为：

1、在等离子体放电过程中，基体元素的激发、离子化需要消耗一定能量，由于能量消耗引起了激发温度下降，导致了待测元素检测结果偏低;

2、激发温度的下降，导致谱线强度的减弱，从而产生基体抑制效应。基体抑制效应的原因可能是：大量基体进入等离子体，将消耗能量有限的ICP总能量的一部分。使待测元素粒子获得激发能的机会减少;激发态的待测元素质点与激发态的基体质点之间可能发生能量的转移，导致前者激发几率的降低，这种物质的能量转移既与基体的浓度，又与基体的光谱性质有关;

3、Ar亚稳态原子在ICP光源中的激发占有重要地位，因此，总激发能(激发能+电离能)接近Ar亚稳态原子的激发能的那些基体元素(如ca)可能成为待测元素质点从Ar亚稳态原子中取得能量的最大障碍。

基体干扰的消除

1、标准加入法

对于组成复杂的样品共存元素浓度的变化往往引起背景水平的变化，共存组分的线光谱和带光谱及各种形式的杂散光会使背景信号移动。标准加入法是一种不需要预先了解样品基体的光谱而又能够校正这些干扰和基体效应的方法，传统的外推值标准加入法的缺点在于ICP的背景等效浓度BEC较高且不稳定。

2、预分离及预富集

对基体进行分离，对待测元素进行预富集不仅可以提高分析灵敏度、改善，更重要的是有助于消除和减小基体对分析元素的光谱干扰和非光谱干扰。

3、基体匹配法

所谓基体匹配法，就是使用来建立工作曲线的标准溶液与分析样品溶液的主成分浓度和酸浓度匹配的方法。由于主成分相似，其对分析元素的非光谱干扰相似，用匹配的方法就可以扣除基体或主成分的非光谱干扰，在ICP-AES分析中应用比较普遍。

内容来源：实验与分析

责任编辑：展源

审　　核：何发