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AES分析中的干擾效應(yīng)及校正
發(fā)布時(shí)間：2018.06.21 閱讀量：2631
原子發(fā)射光譜儀工作時(shí)，由于激發(fā)光源的能量高，在200～1000nm波長(zhǎng)范圍會(huì)產(chǎn)生10萬(wàn)～1000萬(wàn)條譜線，平均在0. 1 mm寬度就分布上百條譜線，因而幾乎每個(gè)元素的分析線都會(huì)受到不同程度的譜線干擾。當(dāng)使用ICP光譜儀時(shí)，比其它光源會(huì)出現(xiàn)更強(qiáng)的譜線重疊干擾，而成為ICP-AES中的主要干擾。
光譜干擾可分為譜線重疊干擾和背景干擾兩類(lèi)。
它是指被測(cè)定元素的分析線上被另外一個(gè)元素的譜線重疊或部分重疊，分為兩種情況：
(1)譜線直接重疊即干擾線與分析線完全重合。
此時(shí)可用干擾系數(shù)法進(jìn)行校正，它是指千擾元素所造成分析元素濃度的增加與干擾元素濃度的比值。
如測(cè)定地質(zhì)樣品中的Cr元素，當(dāng)用Cr的分析線205.552nm進(jìn)行測(cè)定時(shí)，大量Fe的存在會(huì)產(chǎn)生干擾，若Fe的質(zhì)量濃度為1000mg/L時(shí)造成Cr的質(zhì)量濃度增加0.2 mg/ L，此時(shí)Fe對(duì)Cr的干擾系數(shù)K為：
被測(cè)元素分析受干擾時(shí)測(cè)得的濃度為表觀濃度cs，其用干擾系數(shù)校正后，即得真實(shí)濃度cT：
CT＝CS-KcD式中，CD為干擾元素的濃度。
①必須已知干擾元素的濃度，并在被測(cè)元素分析濃度范圍內(nèi)，保持為常數(shù)。
②干擾系數(shù)K與光譜儀的分辨能力相關(guān)，使用不同的儀器，測(cè)得K值也不相同，文獻(xiàn)資料中的K值只作為參考，多數(shù)情況應(yīng)自行測(cè)定。
在ICP光譜分析中，對(duì)常見(jiàn)元素分析線產(chǎn)生的干擾線波長(zhǎng)以及常見(jiàn)元素干擾系數(shù)，可從ICP光譜分析專(zhuān)著中查閱。
(2)復(fù)雜譜線重疊分析線和兩條或兩條以上的干擾線重疊或部分重疊。此時(shí)若使用干擾系數(shù)法會(huì)得到錯(cuò)誤結(jié)果，因此時(shí)干擾系數(shù)K不是常數(shù)，需使用多譜線擬合程序來(lái)進(jìn)行校正。
在現(xiàn)代原子發(fā)射光譜儀中，由于高分辨技術(shù)的應(yīng)用，減少了光譜干擾，特別是中階梯光柵和全息光柵的廣泛應(yīng)用，大大降低了雜散光，提高了色散率，有效地消除和減少了光譜干擾。
它是指有連續(xù)發(fā)射形成的帶狀光譜疊加在分析線上而形成的干擾。背景干擾分為四種情況，如圖所示。
光譜背景干擾的幾種情況
(a)簡(jiǎn)單平滑光譜背景；(b)斜坡背景；(C)彎曲背景；(d)復(fù)雜結(jié)構(gòu)背景
(1)簡(jiǎn)單平滑光譜背景分析線譜峰被平滑背景疊加后，平行向上移動(dòng)，可采用離峰單點(diǎn)校正，即從含背景的峰值強(qiáng)度中扣除背景強(qiáng)度值：
(2)斜坡背景分析左右背景強(qiáng)度隨波長(zhǎng)發(fā)生漸變，但變化是線性的，可用離峰兩點(diǎn)校正，即在譜峰兩側(cè)等距離處，測(cè)定此兩點(diǎn)背景強(qiáng)度，取其平均值，再?gòu)暮尘暗姆逯祻?qiáng)度中扣除背景平均值：
(3)彎曲背景分析線位于與其共存元素高強(qiáng)度譜線的一側(cè)，形成漸變彎曲的斜坡背景，如果分析線強(qiáng)度較大，則仍可按線性斜坡背景的離峰兩點(diǎn)校正方法進(jìn)行，若分析線強(qiáng)度較低，則此法校正的誤差較大，會(huì)給出不正確的測(cè)定數(shù)據(jù)。對(duì)這種光譜背景校正，用空白背景校正法，即用不含待測(cè)元素的溶液測(cè)出空白對(duì)應(yīng)的譜線強(qiáng)度，再用被測(cè)元素測(cè)得的譜線強(qiáng)度(表觀強(qiáng)度)減去空白對(duì)應(yīng)的譜線強(qiáng)度，即完成校正。
(4)復(fù)雜結(jié)構(gòu)背景這種光譜背景通常由分子光譜譜帶或譜線混合疊加而成。對(duì)這種背景采用空白溶液校正法是最合適的。
背景于擾的存在會(huì)影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確度，應(yīng)予以扣除，但采用的扣除方法又會(huì)引入附加的誤差，因而應(yīng)依據(jù)背景產(chǎn)生的原因盡量減弱或抑制背景，當(dāng)然最好應(yīng)選用不受干擾的分析線再進(jìn)行譜線強(qiáng)度測(cè)定。
在原子發(fā)射光譜分析中，非光譜干擾有物理干擾、化學(xué)干擾和電離干擾。
分析試液物理特性，如黏度、密度和表面張力的差異，影響ICP霧化效率，引起譜線強(qiáng)度的變化，稱(chēng)物理干擾或物性干擾，它又分為酸效應(yīng)和鹽效應(yīng)兩類(lèi)：
(1)酸效應(yīng)在ICP分析中，樣品需經(jīng)酸溶解制成試樣溶液，由于酸的類(lèi)型和濃度的不同，會(huì)產(chǎn)生對(duì)譜線強(qiáng)度的影響。通常隨酸度增加會(huì)顯著降低譜線強(qiáng)度，無(wú)機(jī)酸對(duì)譜線強(qiáng)度的影響會(huì)按下述順序遞增：HCI
酸效應(yīng)是以在酸存在時(shí)的譜線強(qiáng)度與無(wú)酸存在時(shí)(去離子水溶液)譜線強(qiáng)度的比值來(lái)表示的(I酸/I水)。
(2)鹽效應(yīng)當(dāng)試樣濃度增加(含鹽量增加)，其黏度、表面張力等物性均會(huì)增大，從而影響進(jìn)樣量，霧化效率和氣溶膠傳輸效率降低，并進(jìn)而影響分析線的譜線強(qiáng)度的降低。
消除物理干擾的根本方法是采用基體匹配法，即保持標(biāo)準(zhǔn)溶液和分析試樣溶液及空白溶液中的酸度和鹽含量相同。
化學(xué)干擾又稱(chēng)“溶劑蒸發(fā)效應(yīng)”，是原子吸收法和火焰光度法普遍存在的干擾效應(yīng)。如測(cè)Ca時(shí)，磷酸根或Al會(huì)產(chǎn)生干擾，此時(shí)應(yīng)加入釋放劑來(lái)降低化學(xué)干擾，在ICP光譜分析中，其影響較小，但仍存在。
對(duì)易電離的元素，其揮發(fā)進(jìn)入火焰中，隨電離的發(fā)生，使電子密度增加，會(huì)使電離平衡MM++e-向中性原子方向偏移，也會(huì)使譜線強(qiáng)度下降，因而在火焰光度法中，電離干擾是很?chē)?yán)重的。在ICP光譜分析中，電離干擾要弱許多，但仍存在。
電離干擾對(duì)鈉元素光譜的影響有如下規(guī)律：
(1)電離干擾對(duì)Na的離子線會(huì)降低譜線強(qiáng)度，對(duì)Na原子線會(huì)增強(qiáng)譜線強(qiáng)度。
(2)提高對(duì)炬焰的觀測(cè)高度達(dá)15mm時(shí)，Na原子濃度高達(dá)1700ug/mL時(shí)，可降低Na對(duì)Ca(422.673nm)譜線的電離干擾。但在一般情況下，提高觀測(cè)高度，電離干擾會(huì)增強(qiáng)，這可能是由于在較高觀測(cè)高度，ICP炬焰的溫度會(huì)降低而使譜線強(qiáng)度下降。
為消除電離干擾，可采用基體匹配法，或在定量分析時(shí)，使用標(biāo)準(zhǔn)加入法。
基體效應(yīng)是指樣品中主要成分發(fā)生變化時(shí)，對(duì)分析線譜線強(qiáng)度和光譜背景的影響，它也是光譜分析中干擾效應(yīng)的一種。
基體效應(yīng)的產(chǎn)生，實(shí)質(zhì)上是各種干擾效應(yīng)的總和。基體效應(yīng)主要是非光譜干擾，但也包括光譜干擾中的背景干擾和激發(fā)于擾。
激發(fā)干擾是指由于樣品成分變化，導(dǎo)致ICP光源溫度、電子密度、原子及離子在光源中分布發(fā)生變化，而引起分析線譜線強(qiáng)度和光譜背景變化的現(xiàn)象。
由上述可知基體效應(yīng)是多種干擾效應(yīng)產(chǎn)生綜合作用的結(jié)果。
基體效應(yīng)與干擾元素的種類(lèi)、含量(濃度)相關(guān)，也受ICP光譜分析條件，如高頻功率、載氣流量，觀測(cè)高度的影響。
基體效應(yīng)可用存在基體效應(yīng)時(shí)分析線的譜線強(qiáng)度IB與無(wú)基體(空白)效應(yīng)存在時(shí)分析線的譜線強(qiáng)度INB的比值B來(lái)表示。
B＝IB/INB
當(dāng)B>1時(shí)，基體效應(yīng)增強(qiáng)，B<1時(shí)，基體效應(yīng)被抑制。
為了降低光譜分析時(shí)基體效應(yīng)的影響，可采用以下幾種方法：
(1)采用穩(wěn)健性(robust)分析條件又稱(chēng)強(qiáng)化條件。在ICP光譜分析中，應(yīng)采用較高的高頻功率、較低的載氣流量、適中的觀測(cè)高度，可以抑制基體效應(yīng)。
(2)采用基體匹配法在配制標(biāo)準(zhǔn)溶液系列時(shí)，要加入與分析樣品溶液相同量的基體成分，使標(biāo)準(zhǔn)溶液系列的主要成分與分析樣品溶液相匹配。
(3)標(biāo)準(zhǔn)加入法當(dāng)采用基體匹配法時(shí)，加入的基體成分要比分析試樣的純度高1.2個(gè)數(shù)量級(jí)，有時(shí)難于獲得，此時(shí)可采用標(biāo)準(zhǔn)加入法，而無(wú)須使用基體成分材料。
(4)化學(xué)分離法待分離出基體成分后，再對(duì)樣品溶液進(jìn)行ICP光譜分析。
