本發(fā)明屬于分析化學(xué)中原子發(fā)射光譜分析測(cè)試領(lǐng)域，涉及一種液體放電等離子體激發(fā)光源，通過(guò)光譜儀接受該激發(fā)源發(fā)射的特征譜線，可以連續(xù)實(shí)現(xiàn)原位、實(shí)時(shí)、在線和多元素同時(shí)快速定性和定量分析檢測(cè)。

背景技術(shù)：

金屬元素檢測(cè)在許多領(lǐng)域都是十分重要的研究課題。如環(huán)境保護(hù)和污染防治中各種水體（河流、水庫(kù)、飲用水）中金屬元素的野外現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，生物醫(yī)學(xué)工程中血鈉、血鉀的連續(xù)在線測(cè)定，食品和飲料中金屬元素的快速檢測(cè)等。目前，用于金屬元素檢測(cè)的主要方法有原子吸收光譜法（AAS）、電感耦合等離子體法（ICP）、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP/MS）等。這些方法或多或少地存在一定的缺陷，如儀器設(shè)備體積大，能耗高，操作復(fù)雜（激發(fā)光源往往需要高功率或高氣體消耗，或需在高溫或高真空條件下操作）；此外，設(shè)備運(yùn)行成本較高，不適合連續(xù)在線監(jiān)測(cè)。因而它們一般固定在實(shí)驗(yàn)室，不能用于隨意搬動(dòng)的野外現(xiàn)場(chǎng)分析測(cè)試。為了滿足野外現(xiàn)場(chǎng)快速分析檢測(cè)的要求，發(fā)展低成本、小型化、便攜式的激發(fā)源，從而開(kāi)發(fā)金屬元素測(cè)定的微型化儀器，提高溶液分析檢測(cè)效率，這對(duì)實(shí)現(xiàn)野外原位、實(shí)時(shí)、在線快速分析監(jiān)測(cè)和環(huán)境污染治理均具有重要的意義。

分析系統(tǒng)的小型化是分析化學(xué)研究的一個(gè)重要方向。常見(jiàn)的發(fā)射光譜儀器的構(gòu)造原理包括進(jìn)樣系統(tǒng)、激發(fā)源系統(tǒng)、分光系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)四個(gè)部分。以ICP測(cè)定金屬元素為例，其分析測(cè)試過(guò)程為樣品溶液首先經(jīng)過(guò)進(jìn)樣系統(tǒng)（霧化裝置）轉(zhuǎn)變成氣溶膠，接著引入到激發(fā)源ICP中進(jìn)行原子化（激發(fā)）并產(chǎn)生發(fā)射光譜，再經(jīng)分光系統(tǒng)進(jìn)入檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)。分光系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)的小型化目前已有Avaspec的2048以及Ocean Optics的USB4000微型光纖光譜儀；進(jìn)樣系統(tǒng)的小型化雖有蠕動(dòng)泵或注射泵引入樣品溶液，但穩(wěn)定性不高；而激發(fā)源目前還主要以ICP為主，由于其高溫、高功率、高氣體消耗等特點(diǎn)也限制了儀器的小型化。因此，針對(duì)發(fā)射光譜儀的小型化，其主要問(wèn)題是需要解決進(jìn)樣系統(tǒng)和激發(fā)源系統(tǒng)的小型化。

近年來(lái)興起的電解液陰極輝光放電等離子體在原子光譜領(lǐng)域引起了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。1993年，Cserfalvi等首次提出將液體做陰極的輝光放電用來(lái)進(jìn)行光譜分析，隨后將這種放電命名為電解液陰極放電原子發(fā)射光譜法(Electrolyte cathode discharge-atomic emission spectrometry, ELCAD-AES)。在ELCAD裝置中，待測(cè)溶液在蠕動(dòng)泵帶動(dòng)下進(jìn)入毛細(xì)管，在毛細(xì)管頂端形成“噴泉”狀液面，該液面作為液體放電陰極，而在距離液體放電陰極幾毫米的位置放置金屬電極作為陽(yáng)極。毛細(xì)管頂端溢出的液體流入儲(chǔ)液池并通過(guò)儲(chǔ)液池中插入的石墨碳棒與電源負(fù)極導(dǎo)通，從而構(gòu)建放電系統(tǒng)。然而，Cserfalvi等提出的ELCAD技術(shù)中等離子體的不穩(wěn)定、進(jìn)樣的不連續(xù)和高檢出限成為制約其野外在線檢測(cè)發(fā)展的重要因素。在之后的20多年中，為了提高放電穩(wěn)定性、改善進(jìn)樣系統(tǒng)和降低檢出限，人們對(duì)ELCAD的放電結(jié)構(gòu)進(jìn)行了許多改進(jìn)，其中最具代表性的有：Webb 等構(gòu)建的溶液陰極輝光放電技術(shù)（SCGD）、Pohl 等構(gòu)建的直流大氣壓輝光放電技術(shù)（DC-APGD）、Shaltout等構(gòu)建的液體進(jìn)樣-大氣壓輝光放電技術(shù)（LS-APGD）以及中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）朱振利等構(gòu)建的交流電解液大氣壓放電技術(shù)（AC-EALD）等。申請(qǐng)?zhí)枮?01310072070.3 的專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種液體陰極輝光放電發(fā)射光譜檢測(cè)金屬離子裝置，申請(qǐng)?zhí)枮?201410211206.9的專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種用于液體樣品在線檢測(cè)的便攜式元素光譜儀。這兩種裝置都采用雙通道蠕動(dòng)泵，一個(gè)進(jìn)樣，一個(gè)排液；同時(shí)，放電裝置中都有一個(gè)待測(cè)樣品溶液儲(chǔ)液池，使放電陰極通過(guò)儲(chǔ)液池中的溶液與毛細(xì)管流出的溶液相連，再采用蠕動(dòng)泵排液的方式使儲(chǔ)液池液面的高度維持恒定，從而維持回路導(dǎo)電，獲得穩(wěn)定的放電等離子體。但是上述兩種裝置存在如下缺點(diǎn)：1）待測(cè)樣品所需體積大（測(cè)試樣首先要盛滿儲(chǔ)液池），不能連續(xù)進(jìn)樣；2）需要用儲(chǔ)液池中的液面高度控制放電的穩(wěn)定性和連續(xù)性，此過(guò)程難度較大；3）使用雙通道蠕動(dòng)泵成本較高，過(guò)程繁雜。。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可以連續(xù)進(jìn)樣、不需要通過(guò)液面高度控制放電穩(wěn)定性的新的液體放電等離子體發(fā)射光譜裝置。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種利用上述裝置在線測(cè)定水體中金屬元素的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種液體放電等離子體發(fā)射光譜裝置，包括直流穩(wěn)壓電源、PC機(jī)、廢液池、聚焦透鏡和單色儀；廢液池頂部設(shè)有廢液池蓋，廢液池蓋上豎直設(shè)有筒形的碳棒，碳棒的內(nèi)孔中設(shè)有毛細(xì)管，毛細(xì)管上端伸出碳棒外；碳棒與直流穩(wěn)壓電源的電源負(fù)極相連；直流穩(wěn)壓電源的電源正極與分流電阻的一端相連，分流電阻的另一端與陽(yáng)極鉑針相連；陽(yáng)極鉑針的下端和毛細(xì)管上端部分同軸，且兩者之間的距離為0.5～4 mm；毛細(xì)管下端通過(guò)膠管與蠕動(dòng)泵連通，單色儀通過(guò)光電倍增管與PC機(jī)相連；陽(yáng)極石英管安裝于平移臺(tái)上。

本發(fā)明所采用的另一個(gè)技術(shù)方案是：一種利用上述液體放電等離子體發(fā)射光譜裝置測(cè)定水體中金屬元素的方法，具體按以下步驟進(jìn)行：

步驟1：通過(guò)平移臺(tái)調(diào)節(jié)鉑電極和毛細(xì)管頂端之間的位置，使錐形鉑電極和毛細(xì)管頂端同軸，且鉑電極與毛細(xì)管頂端之間的距離為0.5～4 mm；

步驟2：打開(kāi)蠕動(dòng)泵，使待測(cè)溶液以1～6 mL/min的流速流入毛細(xì)管，并從毛細(xì)管頂端部分溢出，形成噴泉狀液面，調(diào)節(jié)平移臺(tái)使該噴泉狀液面與鉑電極的尖端面相接觸；

步驟3：打開(kāi)直流穩(wěn)壓電源，此時(shí)，步驟2中的噴泉狀液面成為液體放電陰極，鉑電極成為陽(yáng)極，兩電極間施加600～720V電壓、50～120mA電流，毛細(xì)管頂端部分溢出的液體形成激發(fā)光源，放置聚焦透鏡和單色儀，使聚焦透鏡位于單色儀和激發(fā)光源之間，調(diào)節(jié)聚焦透鏡，使激發(fā)光源產(chǎn)生的輝光通過(guò)聚焦透鏡的透鏡中心進(jìn)入單色儀上的狹縫中；

步驟4：打開(kāi)單色儀、光電倍增管和PC機(jī)；通過(guò)狹縫進(jìn)入單色儀的輝光，經(jīng)單色儀分光和光電倍增管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，在PC機(jī)對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行分析，完成對(duì)水體中金屬元素的定性或定量檢測(cè)。

本發(fā)明發(fā)射光譜裝置以針尖鉑絲為陽(yáng)極，毛細(xì)管頂端溢出的液體為陰極，毛細(xì)管穿入石墨碳棒，構(gòu)建液體放電系統(tǒng)，刪去了儲(chǔ)液池，使激發(fā)光源更加微型化，避免電解液陰極放電在測(cè)定過(guò)程中由于大量樣品流入儲(chǔ)液池而造成損失，使測(cè)試所需的樣品量銳減，便于環(huán)境痕量樣品的分析檢測(cè)；該裝置具有優(yōu)異的放電穩(wěn)定性，在蠕動(dòng)泵上打結(jié)，可以使待測(cè)溶液勻速流出毛細(xì)管，用鉑針尖做陽(yáng)極，可以減小溶液的加熱濺射，降低功率，從而產(chǎn)生連續(xù)的、穩(wěn)定的輝光，提高放電等離子體的穩(wěn)定性和光激發(fā)效率；該裝置只需用單通道蠕動(dòng)泵進(jìn)樣，廢液沿碳棒凹槽自然流入廢液池，省去了儲(chǔ)液池和雙通道蠕動(dòng)泵。該裝置的激發(fā)光源裝置體積更小、功率更低、無(wú)高溫環(huán)境，無(wú)需真空環(huán)境及霧化器等進(jìn)樣部分，無(wú)需儲(chǔ)液池，直接在大氣壓下使用，便于微型化。多次模擬測(cè)試發(fā)現(xiàn)，該裝置可以原位、實(shí)時(shí)、在線和快捷地進(jìn)行多種金屬元素的定性或定量分析檢測(cè)。這種低廉的便攜式儀器能夠?qū)崿F(xiàn)野外現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)分析檢測(cè)，在環(huán)境、醫(yī)學(xué)、食品安全等多個(gè)領(lǐng)域金屬離子檢測(cè)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明液體放電等離子體發(fā)射光譜裝置的示意圖。

圖2是用本發(fā)明裝置檢測(cè)pH=1的HNO₃溶液時(shí)，在兩電極間施加650 V電壓后，兩電極間形成的液體輝光放電等離子體的示意圖。

圖3是圖2所示液體輝光放電等離子體信號(hào)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖。

圖4是圖2所示液體輝光放電等離子體的發(fā)射光譜圖。

圖5是在實(shí)施例1所用HNO₃溶液中加入Na、K、Ca、Mg、Zn后，測(cè)得的混合金屬溶液的發(fā)射光譜圖。

圖6是Ca信號(hào)強(qiáng)度隨濃度變化的關(guān)系圖。

圖7是Zn信號(hào)強(qiáng)度隨濃度變化的關(guān)系圖。

圖8是Cu信號(hào)強(qiáng)度隨濃度變化的關(guān)系圖。

圖1中：1.樣品池，2.膠管，3.蠕動(dòng)泵，4.結(jié)，5.毛細(xì)管，6.碳棒，7.凹槽，8.廢液池，9.廢液池蓋，10.出氣口，11.廢液排出口，12.毛細(xì)管頂端部分，13.鉑針尖電極，14.激發(fā)光源，15.石英管，16.平移臺(tái)，17.分流電阻，18.電源負(fù)極，19.電源正極，20.直流穩(wěn)壓電源，21.電流顯示屏，22.電壓顯示屏，23.聚焦透鏡，24.單色儀，25.狹縫，26.光電倍增管，27.PC機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明液體放電等離子體發(fā)射光譜裝置，包括廢液池8、直流穩(wěn)壓電源20、聚焦透鏡23和單色儀24；廢液池8下部設(shè)有廢液排出口11，廢液池8頂部設(shè)有廢液池蓋9，廢液池蓋9上設(shè)有出氣口10，廢液池蓋9上豎直設(shè)有筒形的碳棒6，碳棒6的外表面上均勻分布有3～5個(gè)與碳棒6軸線相平行的凹槽7，碳棒6的內(nèi)孔中設(shè)有石英制成的毛細(xì)管5，毛細(xì)管5的上端伸出碳棒6外，形成毛細(xì)管露出碳棒部分即毛細(xì)管頂端部分12；碳棒6與直流穩(wěn)壓電源20上的電源負(fù)極18相連，直流穩(wěn)壓電源20上設(shè)有電流顯示屏21和電壓顯示屏22；直流穩(wěn)壓電源20上的電源正極19連接分流電阻17的一端，分流電阻17的另一端與陽(yáng)極鉑針一端相連；陽(yáng)極鉑針由石英管15和封存于石英管15內(nèi)的針狀的鉑電極13構(gòu)成，鉑電極13的兩端均伸出石英管15外，鉑電極13的錐形端朝向毛細(xì)管頂端部分12，鉑電極13的另一端與分流電阻17的另一端相連；毛細(xì)管5下端通過(guò)膠管2與蠕動(dòng)泵3連通，膠管2上打有至少3個(gè)結(jié)4，蠕動(dòng)泵3的膠管伸入樣品池1的溶液中；單色儀24通過(guò)光電倍增管26與PC機(jī)27相連。陽(yáng)極鉑針電極安裝于精度為微米的三維可調(diào)的平移臺(tái)16上，通過(guò)平移臺(tái)可調(diào)節(jié)鉑電極13針尖與毛細(xì)管頂端部分12之間的距離。

毛細(xì)管5為石英毛細(xì)管，外徑為0.8～1.5 mm，內(nèi)徑為0.3～1.3 mm。

毛細(xì)管頂端部分12的長(zhǎng)度為2～4 mm。

錐形鉑電極針尖13的直徑為0.2～0.7 mm；錐形鉑電極13朝向毛細(xì)管頂端部分12的一端伸出石英管15的鉑絲長(zhǎng)度為0.3～0.6 mm。

蠕動(dòng)泵膠管2上打的結(jié)4能夠穩(wěn)定進(jìn)樣時(shí)溶液的流速。

分流電阻17的電阻值為1～1.2 kΩ，能夠保護(hù)鉑電極13和毛細(xì)管頂端部分12不會(huì)因?yàn)殡娏鬟^(guò)大而損壞。

直流穩(wěn)壓電源20采用LW100J2穩(wěn)壓直流電源，提供電壓0～1000 V，電流0～500 mA。

聚焦透鏡23的焦距為5～15 cm，單色儀24上的用于進(jìn)光的狹縫25的寬度為4 mm。

單色儀24采用1800 grooves/mm 的Zolix Omni-λ500型單色儀；波長(zhǎng)響應(yīng)范圍200～800 nm。光電倍增管26的型號(hào)為A PMTH-S1-CR131，其負(fù)壓為0?1500 V，光譜分辨率為0.05 nm，掃描步長(zhǎng)0.1 nm，最小積分時(shí)間2 ns。

樣品池1、膠管2、蠕動(dòng)泵3、結(jié)4和毛細(xì)管5構(gòu)成進(jìn)樣系統(tǒng)。碳棒6外表面上的凹槽7、廢液池8、廢液池蓋9和廢液排出口11構(gòu)成廢液排出系統(tǒng)。直流穩(wěn)壓電源20、毛細(xì)管頂端部分12、碳棒6和錐形陽(yáng)極針13構(gòu)成激發(fā)源系統(tǒng)。聚焦透鏡23、單色儀24和光電倍增管26構(gòu)成分光系統(tǒng)。光電倍增管26和PC機(jī)27構(gòu)成檢測(cè)系統(tǒng)。

本發(fā)明還提供了一種利用上述液體放電等離子體發(fā)射光譜裝置快速檢測(cè)水體中金屬元素的方法，具體按以下步驟進(jìn)行：

步驟1：通過(guò)平移臺(tái)16調(diào)節(jié)鉑電極13和毛細(xì)管頂端部分12之間的位置，使鉑電極13與毛細(xì)管頂端部分12在同一軸線上，且鉑電極13與毛細(xì)管頂端部分12之間的距離為0.5～3 mm；

步驟2：將待測(cè)溶液加入樣品池1內(nèi)，打開(kāi)蠕動(dòng)泵3，使待測(cè)溶液以1～6 mL/min的流速流入毛細(xì)管5，并從毛細(xì)管頂端部分12溢出，形成噴泉狀液面，調(diào)節(jié)平移臺(tái)16使該噴泉狀液面恰好與錐形鉑電極13的下端鉑絲面相接觸；

步驟3：打開(kāi)直流穩(wěn)壓電源20，此時(shí)，步驟2中的噴泉狀液面成為液體放電陰極，鉑電極13成為陽(yáng)極，兩電極間施加600～720 V電壓、50～120 mA電流，毛細(xì)管頂端部分12溢出的液體被氣化、擊穿，產(chǎn)生輝光，形成穩(wěn)定的激發(fā)光源14，該激發(fā)光源14為輝光放電等離子體；放置聚焦透鏡23和單色儀24，使聚焦透鏡23位于單色儀24和激發(fā)光源14之間，調(diào)節(jié)聚焦透鏡23的位置，使激發(fā)光源14產(chǎn)生的輝光通過(guò)聚焦透鏡23的透鏡中心進(jìn)入單色儀24上的狹縫25中；

毛細(xì)管頂端部分12溢出的液體沿碳棒6外表面的凹槽7流入廢液池8內(nèi)。出氣口10用于保持廢液池8內(nèi)外的壓力平衡。

步驟4：打開(kāi)單色儀24、光電倍增管26和PC機(jī)27；輝光通過(guò)狹縫25進(jìn)入單色儀24，經(jīng)單色儀24分光和光電倍增管26轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，在PC機(jī)27上對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行分析，完成對(duì)水體中金屬元素的定性或定量檢測(cè)；

步驟5：連續(xù)測(cè)定許多樣品時(shí)，只需不斷地更換待測(cè)溶液，然后將蠕動(dòng)泵3的膠管2移入待測(cè)樣品溶液中即可，不需要重新開(kāi)關(guān)電源，極大地提高了檢測(cè)效率。

采用本發(fā)明液體放電等離子體發(fā)射光譜裝置分析元素的特征譜線，就可以獲得被測(cè)液體中金屬元素的成分和濃度信息，從而實(shí)現(xiàn)溶液中金屬元素的檢測(cè)。該液體放電等離子體發(fā)射光譜裝置可以在線定量和定性檢測(cè)液體中的金屬元素及其含量，也可實(shí)時(shí)在線監(jiān)控環(huán)境水體中的金屬離子。

實(shí)施例1

通過(guò)平移臺(tái)16調(diào)節(jié)鉑電極13和毛細(xì)管頂端部分12之間的位置，使鉑電極13和毛細(xì)管頂端部分12在同一軸線上，且鉑電極13與毛細(xì)管頂端12的距離為2mm；毛細(xì)管頂端部分12的長(zhǎng)度為3mm；將pH=1的HNO₃溶液加入樣品池1內(nèi)，打開(kāi)蠕動(dòng)泵3，使待測(cè)溶液以4.5 mL/min的流速流入毛細(xì)管5，并從毛細(xì)管頂端部分12溢出，形成噴泉狀液面，調(diào)節(jié)平移臺(tái)16使該噴泉狀液面恰好與鉑電極13下端面相接觸；打開(kāi)直流穩(wěn)壓電源20，此時(shí)，噴泉狀液面成為液體放電陰極，鉑電極13成為陽(yáng)極，兩電極間施加650V電壓、70mA電流，毛細(xì)管頂端部分12溢出的液體被氣化、擊穿，產(chǎn)生輝光，形成激發(fā)光源14；放置聚焦透鏡23和單色儀24，使聚焦透鏡23位于單色儀24和激發(fā)光源14之間，調(diào)節(jié)聚焦透鏡23的位置，使激發(fā)光源14產(chǎn)生的輝光通過(guò)聚焦透鏡23的透鏡中心進(jìn)入單色儀24上的狹縫25中；打開(kāi)單色儀24、光電倍增管26和PC機(jī)27；輝光通過(guò)狹縫25進(jìn)入單色儀24，經(jīng)單色儀24分光和光電倍增管26轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，在PC機(jī)27上對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行分析，完成對(duì)水體中金屬元素的定性或定量檢測(cè)。

在兩電極間施加650 V電壓后，形成如圖2所示的激發(fā)光源（輝光放電等離子體）14，從圖2可以看出，施加650V電壓后，毛細(xì)管頂端部分12溢出的pH=1的HNO₃溶液被擊穿，產(chǎn)生明亮的放電等離子體。圖3是圖2所示放電等離子體的信號(hào)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化關(guān)系圖，從圖3可以看出，隨放電時(shí)間的延長(zhǎng)（0～1800min），該放電等離子體的信號(hào)強(qiáng)度基本不變，為一條平行于時(shí)間軸的直線。說(shuō)明本發(fā)明液體放電等離子體發(fā)射光譜裝置產(chǎn)生的放電等離子體信號(hào)強(qiáng)度穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)溶液中金屬元素的測(cè)定。

測(cè)定實(shí)施例1中所用pH=1的HNO₃溶液（空白溶液），得到圖4所示的該空白溶液的發(fā)射光譜圖。取實(shí)施例1所用pH=1的HNO₃溶液，將該HNO₃溶液配制成混合溶液，每升該混合溶液中含有50mg鈉（Na）、50mg鉀（K）、50mg鈣（Ca）、50mg鎂（Mg）和50mg鋅（Zn），測(cè)定該混合溶液得到圖5所示的發(fā)射光譜圖。從圖4和圖5可以看到，空白溶液的發(fā)射光譜圖中波長(zhǎng)283.0～309 nm范圍內(nèi)最強(qiáng)的譜線為OH(A-X)躍遷譜帶；波長(zhǎng)486.1 nm和波長(zhǎng)656.3 nm處出現(xiàn)的是H原子的兩條譜線H_β和H_α，這是由于高能電子激發(fā)氣化的水分子產(chǎn)生大量HO和H線；波長(zhǎng)315～406 nm處的譜帶屬于N₂的分子帶C³ Π_u→B³ Π_g，這是因?yàn)榉烹娫诳諝鈿夥罩羞M(jìn)行，空氣中的氮?dú)獗患ぐl(fā)；同時(shí)，波長(zhǎng)589.6 nm處有Na線，說(shuō)明去離子水和HNO₃中仍含有一定量的雜質(zhì)Na元素。圖5所示的發(fā)射光譜圖中，除了出現(xiàn)與空白溶液一致的特征譜線外，還產(chǎn)生了5條新的譜線，分別位于波長(zhǎng)213.8 nm、285.2 nm、422.7 nm、766.5 nm和766.9 nm處，它們分別歸屬于Zn、Mg、Ca、K和K的原子譜線。另外，對(duì)比圖4和圖5可以看出，圖5中波長(zhǎng)589.6 nm處的譜線強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，暗示b溶液中含有Na元素。上述結(jié)果說(shuō)明，用本發(fā)明液體放電等離子體發(fā)射光譜裝置可以定性測(cè)定溶液中的金屬元素。

用本發(fā)明液體放電等離子體發(fā)射光譜裝置測(cè)定溶液中的Ca元素：用pH=1的硝酸溶液配制Ca標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，每升Ca標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液中含有1000mg的Ca。測(cè)定時(shí)，用pH=1的硝酸溶液稀釋Ca標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液到每升液體中含有1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mg、10mg鈣的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。按實(shí)施例1的方法，對(duì)該系列標(biāo)準(zhǔn)溶液中不同鈣濃度溶液進(jìn)行檢測(cè)。用單色儀分光，光電倍增管放大轉(zhuǎn)化后在PC機(jī)上422.7 nm處在線測(cè)量光譜信號(hào)，每個(gè)濃度測(cè)量10次，取信號(hào)強(qiáng)度平均值，以信號(hào)強(qiáng)度和濃度做圖，結(jié)果見(jiàn)圖6，可以看出，隨著待測(cè)溶液中鈣濃度的增大，光譜的信號(hào)強(qiáng)度逐漸增大。線性擬合后相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。由表1可以看出，Ca的相關(guān)系數(shù)為0.9974，接近于1，檢出限為0.35 mg/L，RSD=3.06%，具有較高的精密度。

用本發(fā)明液體放電等離子體發(fā)射光譜裝置測(cè)定溶液中的Zn元素：用pH=1的硝酸溶液配制Zn標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，每升該Zn標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液中含鋅1000 mg。然后用pH=1的硝酸溶液配置質(zhì)量百分比濃度為0.5%的甲酸（HCOOH）溶液（研究表明，甲酸對(duì)Zn的信號(hào)強(qiáng)度有增強(qiáng)效應(yīng)），然后用此溶液將Zn標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋成每升溶液中分別含鋅1mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg、7mg、8mg、9mg、10mg的系列溶液。按照實(shí)施例1的方法，在Zn的213.8 nm處測(cè)定信號(hào)強(qiáng)度，由信號(hào)強(qiáng)度和濃度做圖，結(jié)果見(jiàn)圖7，可以看出，隨著待測(cè)溶液中鋅濃度的增大，光譜的信號(hào)強(qiáng)度依次增大。線性擬合后相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。由表1可以看出，Zn的相關(guān)系數(shù)為0.9990，接近于1，檢出限為0.05 mg/L，RSD=1.35%，具有較高的精密度。由表1還可以看出，用本發(fā)明液體放電等離子體發(fā)射光譜裝置測(cè)定所得Zn的檢出限低于飲用水標(biāo)準(zhǔn)中Zn的最高限定濃度，因而可用于飲用水中Zn的安全測(cè)定。

用本發(fā)明液體放電等離子體發(fā)射光譜裝置測(cè)定溶液中的Cu元素：用pH=1的硝酸溶液配制Cu標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，每升該Cu標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液含銅1000 mg。然后用pH=1的硝酸溶液將該Cu標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液稀釋成每升溶液中分別含銅1 mg、2mg、3mg、5mg、7mg、8mg、9mg的系列溶液。按照實(shí)施例1的方法，在Cu的324.8 nm處測(cè)定信號(hào)強(qiáng)度，由信號(hào)強(qiáng)度和濃度做圖，結(jié)果見(jiàn)圖8，可以看出，隨著待測(cè)溶液中銅濃度的增大，光譜的信號(hào)強(qiáng)度依次增大。線性擬合后相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。由表1可以看出，Cu的相關(guān)系數(shù)為0.9967，接近于1，檢出限為0.38 mg/L，RSD=1.37%，具有較高的精密度。由表1還可以看出，用液體放電等離子體光譜裝置測(cè)定所得Cu的檢出限低于飲用水標(biāo)準(zhǔn)中Cu的最高限定濃度，因而可用于飲用水中Cu的安全測(cè)定。

表1 Ca、Zn和Cu的線性方程、靈敏度、檢出限、相關(guān)系數(shù)、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和飲用水標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)施例2

通過(guò)平移臺(tái)16調(diào)節(jié)鉑電極13和毛細(xì)管頂端部分12之間的位置，使鉑電極13和毛細(xì)管頂端部分12同軸，且鉑電極13與毛細(xì)管頂端部分12之間的距離為1mm；毛細(xì)管頂端部分12的長(zhǎng)度為2mm；將待測(cè)溶液加入樣品池1內(nèi)，打開(kāi)蠕動(dòng)泵3，使待測(cè)溶液以1mL/min的流速流入毛細(xì)管5，并從毛細(xì)管頂端部分12溢出，形成噴泉狀液面，調(diào)節(jié)平移臺(tái)16使該噴泉狀液面恰好與錐形鉑電極13的下端鉑絲面相接觸；打開(kāi)直流穩(wěn)壓電源20，此時(shí)，噴泉狀液面成為液體放電陰極，鉑電極13成為放電陽(yáng)極，向兩電極間施加640 V電壓、95 mA電流，毛細(xì)管頂端部分12溢出的液體被氣化、擊穿，產(chǎn)生輝光，形成激發(fā)光源14；放置聚焦透鏡23和單色儀24，使聚焦透鏡23位于單色儀24和激發(fā)光源14之間，調(diào)節(jié)聚焦透鏡23的位置，使激發(fā)光源14產(chǎn)生的輝光通過(guò)聚焦透鏡23的透鏡中心進(jìn)入單色儀24上的狹縫25中；打開(kāi)單色儀24、光電倍增管26和PC機(jī)27；輝光通過(guò)狹縫25進(jìn)入單色儀24，經(jīng)單色儀24分光和光電倍增管26轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，在PC機(jī)27上對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行分析，完成對(duì)水體中金屬元素的定性或定量檢測(cè)。

實(shí)施例3

通過(guò)平移臺(tái)16調(diào)節(jié)鉑電極13和毛細(xì)管頂端部分12之間的位置，使鉑電極13和毛細(xì)管頂端部分12同軸，且鉑電極13與毛細(xì)管12之間的距離為3mm；毛細(xì)管頂端部分12的長(zhǎng)度為4mm；將待測(cè)溶液加入樣品池1內(nèi)，打開(kāi)蠕動(dòng)泵3，使待測(cè)溶液以6 mL/min的流速流入毛細(xì)管5，并從毛細(xì)管頂端部分12溢出，形成噴泉狀液面，調(diào)節(jié)平移臺(tái)16使該噴泉狀液面恰好與鉑電極13下端面相接觸；打開(kāi)直流穩(wěn)壓電源20，此時(shí)，噴泉狀液面成為液體放電陰極，鉑電極13成為放電陽(yáng)極，向兩電極間施加700 V電壓、120 mA電流，毛細(xì)管頂端12溢出的液體被氣化、擊穿，產(chǎn)生輝光，形成激發(fā)光源14；放置聚焦透鏡23和單色儀24，使聚焦透鏡23位于單色儀24和激發(fā)光源14之間，調(diào)節(jié)聚焦透鏡23的位置，使激發(fā)光源14產(chǎn)生的輝光通過(guò)聚焦透鏡23的透鏡中心進(jìn)入單色儀24上的狹縫25中；打開(kāi)單色儀24、光電倍增管26和PC機(jī)27，輝光通過(guò)狹縫25進(jìn)入單色儀24，經(jīng)單色儀24分光和光電倍增管26轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，在PC機(jī)27上對(duì)該電信號(hào)進(jìn)行分析，完成對(duì)水體中金屬元素的定性或定量檢測(cè)。