ICP的形成条件及过程

在做电感耦合等离子体（icp）测试时，科学指南针检测平台工作人员在与很多同学沟通中了解到，好多同学对icp测试不太了解，针对此，科学指南针检测平台团队组织相关同事对网上海量知识进行整理，希望可以帮助到科研圈的伙伴们；

ICP的形成就是工作气体的电离过程，现在商用仪器的工作气体绝大部分都是用的氩气作为工作气体。为了形成稳定的ICP炬焰需要四个条件：高频率高强度的电磁场，工作气体，维持气体稳定放电的炬管以及电子-离子源。

炬管是由直径20 mm的三重同心石英管组成（炬管还有其他材质的，本次说明就以石英炬管为例）。石英外管和中间管之间通10~20 L/min的氩气，其作用是是作为工作气体形成等离子体并冷却石英炬管，称为等离子气或者冷却气；中间管和中心管之间通入0.5~1.5 L/min氩气，称为辅助气，用以辅助等离子体的形成；中心管用于导入试样气溶胶，氩气流量一般为0.5~1.0 L/min。

冷却（等离子）氩气以外管内壁相切的方向进入ICP炬管内，解决了石英管壁的冷却问题。防止其被高温的ICP烧熔。炬管置于高频线圈的正中间，水冷的线圈连接到高频发生器的输出端。高频电能通过线圈耦合到炬管内电离的氩气中。当线圈上有高频电流通过时，则在线圈的轴线方向上产生一个强烈振荡的环形磁场。开始时，炬管中的氩原子并不导电，因而也不会形成放电。当点火器的高频火花放电在炬管内使小量氩气电离时，一旦在炬管内出现了导电的粒子，由于磁场的作用，其运动方向随磁场的频率而振荡，并形成与炬管同轴的环形电流。原子、离子、电子在强烈的振荡运动中互相碰撞产生更多的电子与离子。终于形成明亮的白色炬焰，其外形尤如一滴刚形成的水滴。在高度电离的ICP内部所形成的环形涡流可看作只有一匝的变压器次级线圈，而水冷的工作线圈则相当于变压器的初级线圈，它们之间的耦合，使磁场的强度和方向随时间而变化，受磁场加速的电子和离子不断改变其运动方向，导致焦耳发热效应并附带产生电离作用。这种气体在极短时间内在石英的炬管内形成一个新型的稳定的“电火焰”光源。

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