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1. 基本概念等離子體：高電離度的氣體（電離度大于0.1%），且呈電中性（正負電荷相等）。ICP（電感耦合等離子體）：高溫常壓氣體（穩(wěn)定達到10000K），通過RF發(fā)生器使電感線圈產(chǎn)生高頻振蕩磁場，將能量耦合到氬氣中，使Ar電離。ICP呈電中性，含有大量亞穩(wěn)態(tài)Ar原子。
2. ICP等離子體的形成
ICP等離子體的形成過程包括以下步驟：
1). 高頻電流產(chǎn)生電磁場：通過電磁感應，在被電離的氣體中產(chǎn)生感應電流，加熱氣體，將電能轉換為氣體分子、電子、離子的動能。
2). 電火花點火：產(chǎn)生自由電子，引發(fā)雪崩電離，形成等離子體。
3). 穩(wěn)定的高頻電源和氣流供給：保持等離子體的穩(wěn)定燃燒。
3. ICP-OES與ICP-MS的儀器結構
ICP-OES的儀器結構：主要包括進樣系統(tǒng)、ICP光源、光學系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。
ICP-MS的儀器結構：主要包括進樣系統(tǒng)、ICP離子源、接口、四極桿質譜儀和檢測系統(tǒng)。
4. 樣品被激發(fā)過程
樣品在ICP中的變化過程包括以下步驟：
1). 霧化：樣品溶液被霧化成氣溶膠。
2). 去溶：氣溶膠中的溶劑被去除。
3). 蒸發(fā)：樣品中的化合物被蒸發(fā)。
4). 原子化和離子化：樣品中的元素被原子化并進一步離子化。
5. ICPOES與ICPMS對RF發(fā)生器的要求
- 共同點：
- 點火容易、功率穩(wěn)定。
- 能量轉化效率高、皮實可靠。
- 調(diào)諧快速、耐受基體能力強。
- ICPOES對ICP的特性要求：
- 原子、離子合理配分（中檔功率1000-1300W）。
- 適合大的樣品進樣量（2mL/min或更多）。
- 高躍遷幾率，低背景發(fā)射。
- ICPMS對ICP的特性要求：
- 一價離子高產(chǎn)率（中高功率1300-1600W）。
- 控制離子動能（控制等離子體電位，氣體流量控制）。
- 減低二次放電的可能。
6. RF發(fā)生器的特性化設計
- 工作線圈（平板）的感抗選擇。
- 工作線圈（平板）的形狀設計。
- 頻率的選擇。
7. RF發(fā)生器的原理與結構
電子管放大型RF發(fā)生器：
- 工作線圈（workcoil）與并聯(lián)匹配電感（L3）、串聯(lián)箱體電感（L1）及大功率管的內(nèi)部電容組成LC震蕩電路，震蕩頻率由電感、功率管電容及陽極寄生電容決定。
- L2把陽極信號耦合采集并作為正反饋加到柵極，維持震蕩。
- 功率輸出的大小由加載到陽極電壓控制。
自激型RF放大電路：
- 把陽極信號采集作為正反饋加載到柵極，再被放大輸出，兩者的頻率完全一致，但相位相差180°。
- 每個周期中只有1/3是有效輸出。
- 匹配電感L3的作用是確保工作線圈隨負載變化時，震蕩電路的頻率在功率管的工作參數(shù)中。
8. 電子管放大型RF發(fā)生器的優(yōu)缺點優(yōu)點：
- 結構簡單，皮實可靠。
- 不使用機械轉動的調(diào)諧電容。缺點：
- 功率轉換效率差，功率管發(fā)熱高，需大氣流冷卻。
- 功率管有壽命，需要定期更換。
9. 固態(tài)放大RF發(fā)生器的原理與構造固態(tài)放大RF發(fā)生器：
- 在電子管年代，調(diào)諧的目的是使陽極與柵極波形相位相差180°，對于固態(tài)RF發(fā)生器，其本質是高頻信號的來路與回路相位相反（相差180°）。
- 在項圈兩側加相位相反的兩路RF，可以把電感線圈變成類似電阻結構，不再需要匹配電路，只要控制好功率即可。
10.Perkinelmer對RF發(fā)生器的設計（舉例說明）
PlasmaLok接地方式：
- 通過特殊的接地方式，提高了等離子體的穩(wěn)定性和耐受基體的能力。平板等離子體：
- 解決了線圈形狀對ICP的限制，提高了調(diào)諧速度和耐受復雜基體的能力。
LDMOS晶體管：
- 使用橫向擴散金屬氧化物晶體管（LDMOS），提高了RF發(fā)生器的性能和可靠性。
自冷加感線圈LumiCoil：
- 提升了散熱能力，通過磁性耦合激勵雜散射頻電流通過金屬表面，形成磁鏈結構，抑制線圈各匝間同軸射頻電流，有效避免射頻泄露。
ICP-OES和ICP-MS在痕量元素分析中具有廣泛的應用，RF發(fā)生器是其核心部件之一。通過合理的RF發(fā)生器設計和維護，可以顯著提高儀器的性能和可靠性，確保檢測結果的準確性和穩(wěn)定性。Perkinelmer公司在RF發(fā)生器設計方面的創(chuàng)新貢獻，為提高ICP技術的應用效果提供了重要支持。
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