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微波等离子体光谱仪(MPT、MIP)
简介

    微波等离子体炬(MicrowavePlasmaTorch,MPT)是一种新的开放结构的等离子体光源,于1985年由金钦汉等首先提出。因其所形成的等离子体形状类似一个火炬而被命名为“微波等离子体炬”。此后对MPT的应用进行了一些初步探讨。1991年,金钦汉等对MPT炬管进行了改进,并取得了重大进展,使其更易于调谐及进行元素分析。
    改进后的MPT与传统的微波等离子体CMP和MIP相比较,具有明显的优势和区别。MPT与CMP的区别首先在于它形成的等离子体具有中央通道,样品从中央通道进入等离子体,样品与等离子体间的相互作用较充分,而CMP中样品是由等离子体四周向中央扩散的,样品与等离子体间的相互作用较差。其次,在MPT放电中,等离子体与炬管尖端并不接触,因此不存在电极剥蚀污染的问题,而CMP是直接从内导体(电极)尖端形成的,电极物质很容易进入等离子体造成污染。MPT与MIP的区别主要在于MPT不是在放电管中形成,而是由炬管顶端向空气中延伸,这就避免了等离子体与石英管大面积接触造成的放电管刻蚀问题,又提高了样品承受能力。由于这些特点,Winefordner等人将MPT单独列为一类,并与CMP、MIP进行了比较。

特点

    MPT具有样品承受能力强、不刻蚀电极、没有电极污染等优点,因此自问世以来即受到广泛的关注。Beauchemin认为MPT是对传统的MWP的巨大改进,虽然它还存在诸如基体效应严重、等离子体周围有空气渗入等问题,但它较高的电子温度和过布居的高能电子无疑使其成为很有潜力的激发源和离子化源。关于MPT的各种基础研究及应用研究也迅速展开。黄矛等人用激光Thomson散射和Rayleigh散射的方法同时测定了MPT的电子温度(Te)、电子数目密度(ne)和气体温度(Tg),证明了MPT放电偏离局部热力学平衡(LTE),同时高能电子是过布居的,是一种电离着的等离子体。Madrid等通过研究MPT的噪音谱,发现100Hz以下主要是白噪音,但随着总噪音水平的提高,闪变效应噪音变成了主要噪音。Camunaaguilar等则通过比较TM010、Surfatron、MPT三种等离子体维持器件在各方面的性能,认为MPT对有机物及分子气的承受能力要远大于前两种器件,有很大的潜力可用于有机化合物经验式的测定。氧屏蔽ArMPT的采用,不仅大大降低了与氮有关的带状背景发射,而且明显改善了MPT的稳定性,从而也提高了方法的灵敏度,进一步降低了对许多元素的检出限。

应用

    与其他许多光源一样,MPT的应用最初也只限于原子发射光谱法中,研究其特性,然后逐渐推广试用于其他各种光谱法中,力求扬长避短,扩大其应用范围。到目前为止,MPT除在原子发射光谱法中作为激发光源得到广泛应用外,还被应用于原子荧光光谱法的原子化器,质谱法的离子化源,气相色谱、离子色谱、超临界流体色谱的检测器,甚至被用作煤炭气化的反应器。近来,MPT还被尝试应用于毛细管电泳等微柱分离系统的检测器。

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