電感耦合等離子體 - 原子發射光譜儀，ICP-AES
如您所見，在許多應用領域中，了解化學元素的存在和含量是非常有用的。ICP-AES 是一種良好的分析技術，可用於測量固體、液體和氣體中元素的性質和濃度。這個縮寫代表 Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometry (電感耦合等離子體-原子發射光譜儀)。
由於 ICP-AES 的高準確度 (可達 ppb (十億分之一) 的範圍)，因此特別適合分析微量元素，也就是濃度非常低的元素。此技術非常適合檢測金屬（如汞）和類金屬（如砷），而且可以同時分析數十種元素。但是這項技術背後的原理是什麼呢？
簡而言之：ICP-AES 的元素分析方法是使用感應耦合電漿產生待測樣本中元素的激發原子和離子，當它們回到基態時，使用原子發射光譜法 (AES) 測量其特徵光譜。譜線的強度與樣品中元素的濃度成正比。
ICP-AES 設備只能分析液體樣品。對於水來說，這其實不是什麼問題，但對於土壤樣本和其他固體物質，事情就變得有點棘手了。為了釋放化學元素，您必須將樣品溶解在強酸中：王水，一種鹽酸和硝酸的混合物。蠕動泵從儲存容器中吸出樣品液體，並將其輸送到霧化器，霧化器會將液體轉化為霧狀或氣溶膠。為了精確調節霧氣的濃度，並在必要時稀釋霧氣，在流量控制器的輔助下，氬氣會流入霧化器。然後，霧氣進入反應室並與反應室中的電漿碰撞。
如果您向氣體提供足夠的能量 - 使用線圈將高電壓通過氣體 - 則部分氣體原子會釋放出電子。除了原本的氣體粒子之外，現在您會看到負電子和帶正電的離子的混合物。這種帶電粒子的「電離氣體混合物」稱為電漿；電漿被認為是除了固態、液態和氣態之外，物質可以存在的第四種狀態。在 ICP 中，氬氣是等離子體的基礎，必須使用流量控制器精確地提供此種氣體。等離子體的溫度非常高，約為攝氏 7000 度。由於電漿必須隨時保持正確的成分，因此精確且持續的氬氣流量非常重要。而為了保護外界不受此高溫的影響，冷卻氣體（通常但不一定是氬氣）會被導入反應器的外部。
調節霧氣
當含有待測化學元素的霧氣與電漿碰撞時，這些元素也會轉換成電漿。這些元素吸收大量能量，進入激發狀態。元素不喜歡處於激發狀態，因此它們嘗試以較低的能量回到基態。在這個轉換過程中，元素會發出各元素特有的輻射。此輻射由光譜儀量度，量度到的輻射強度與樣品中相關元素的含量成正比。
由於每種元素都有其特有的輻射波長集，因此您可以使用此技術同時鑑定多種元素。如果您有相關元素的校準曲線，或是在製程早期將內標注入噴霧器，那麼您也可以量化這些元素的數量。
光譜儀、ICP-AES 或 ICP-OES
AES 部分內的光譜儀由反射鏡、稜鏡、棒、單色器/多色器和偵測器組合而成，用以引導並最終測量所發出的輻射。為了防止此過程中的任何干擾 - 例如輻射被含氧氣體吸收 - 這些光學物件所在的區域會持續被氮氣沖洗。此氣流不需要非常精確，但必須具有高度的再現性。流量控制器的使用對於確保這種可重複性是非常重要的。順便提一下，您可能會遇到 ICP-OES（光學發射光譜法）一詞，它是 ICP-AES（原子發射光譜法）的另一個名稱。這是相同技術的兩個不同名稱。
ICP-MS
ICP-MS 是一種類似元素分析的技術；最大的差異在於檢測方法不是光學的。來自等離子體的帶電粒子會進入質譜儀 (MS)；在這裡，它們會根據質量與電荷比進行分離，並記錄這些帶電粒子各自的相對比率。ICP-AES 在大氣壓力下進行，但 ICP-MS 則需要真空。ICP-MS 的檢測極限比 ICP-AES 低。
在環境分析中，您不僅可以檢視樣本中某種元素的總量，還可以檢視該元素是以游離形式出現，還是以化學化合物成分的形式出現。舉例說明：無機砷化合物的毒性通常比其對應的有機化合物更強。您可以使用 ICP-AES 和 ICP-MS 來區分元素的不同形式，這個過程稱為「分類」。但是，這需要在進行 ICP 處理之前先將不同形式的元素彼此分離，例如透過離子交換色譜法 (IC)。因此，IC/ICP 的組合非常普遍。
用於 ICP-AES 的質量流量計和流量控制器
ICP 發明之初，氣體是以手動方式加入。當 ICP 變成自動化時，氣體調節也自動化了，並引進了質量流量計。質量流量計和流量控制器是 ICP-AES 中用來提供惰性氣體的裝置。如果有良好的氣體調節，整個系統就會更準確、更穩定，從而降低檢測限。鑒於越來越嚴格的品質和環境標準，這對我們很有幫助。
Bronkhorst 為分析市場提供流量計；我們的客戶包括許多大型的分析設備供應商。這些客戶通常會被提供特定的「多歧管」解決方案。在這些解決方案中，多種功能被整合到一個單一的機體中，為客戶量身定做。在空間越來越有限的實驗室中，體積小的緊湊型儀器變得越來越重要。
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