짧은 버전입니다: ICP-AES 원소 분석 방법은 유도 결합 플라즈마를 사용하여 측정할 시료의 여기된 원자와 이온을 생성하고, 이 원자와 이온이 기저 상태로 돌아갈 때 원자 방출 분광법(AES)을 사용하여 특성 스펙트럼을 측정합니다. 스펙트럼에서 선의 강도는 시료에 포함된 원소의 농도에 정비례합니다.

ICP-AES 장비는 액체 형태의 시료만 분석할 수 있습니다. 이는 물의 경우 큰 문제가 되지 않지만 토양 샘플이나 기타 고체 물질의 경우 상황이 조금 까다로워집니다. 화학 원소를 분석하려면 염산과 질산의 혼합물인 강산인 아쿠아 레지아에 샘플을 녹여야 합니다. 연동 펌프가 시료 액체를 저장 용기에서 빨아들여 분무기로 이송하면 분무기가 액체를 에어로졸 형태 또는 미스트로 바꿔줍니다. 미스트의 농도를 정확하게 조절하고 필요한 경우 희석하기 위해 유량 컨트롤러의 도움을 받아 아르곤 가스를 분무기에 공급합니다. 그런 다음 미스트는 원자로 챔버로 들어가 챔버에 이미 있는 플라즈마와 충돌합니다.

코일을 사용하여 가스에 높은 전압을 통과시켜 가스에 충분한 에너지를 공급하면 일부 가스 원자가 전자를 방출합니다. 원래의 가스 입자 외에도 이제 음전하를 띤 전자와 양전하를 띤 이온이 혼합되어 있습니다. 이 하전 입자의 '이온화된 기체 혼합물'을 플라즈마라고 하며, 플라즈마는 고체, 액체, 기체 상태에 더해 물질이 존재할 수 있는 네 번째 상태로 간주됩니다. ICP에서는 아르곤 가스가 플라즈마의 기초를 형성하며, 이 가스는 유량 제어기를 사용하여 매우 정밀하게 공급되어야 합니다. 플라즈마의 온도는 섭씨 7000도 정도로 매우 높습니다. 플라즈마는 항상 정확한 조성을 유지해야 하므로 아르곤 가스의 정밀하고 지속적인 흐름이 중요합니다. 그리고 이 고온으로부터 외부 세계를 보호하기 위해 냉각 가스(항상 아르곤은 아니지만 종종)가 원자로 외부를 둘러싸고 있습니다.

ICP-MS는 원소 분석을 위한 유사한 기술이지만, 가장 큰 차이점은 검출 방법이 광학이 아니라는 점입니다. 플라즈마에서 하전된 입자는 질량 분석기(MS)로 들어가고, 여기서 질량 대 전하 비율에 따라 분리되어 각 하전 입자의 상대 비율이 기록됩니다. ICP-AES는 대기압에서 수행되지만 ICP-MS는 진공이 필요합니다. ICP-MS의 검출 한계는 ICP-AES보다 낮습니다.

환경 분석에서는 시료에 포함된 원소의 총량뿐만 아니라 원소가 유리 형태로 존재하는지 또는 화합물의 구성 요소로 존재하는지도 살펴볼 수 있습니다. 예를 들어, 무기 비소 화합물은 유기 화합물보다 독성이 더 강한 경우가 많습니다. ICP-AES와 ICP-MS를 사용하여 다양한 형태의 원소를 구별할 수 있는데, 이를 '종 구분'이라고 합니다. 그러나 이를 위해서는 이온 교환 크로마토그래피(IC)와 같은 ICP 프로세스 전에 서로 다른 형태를 분리해야 합니다. 이러한 이유로 IC/ICP 조합은 매우 일반적입니다.