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【原创】氮气、空气也能点火，难以置信吧！

timstoicpms

2011/02/24

写这个贴，原因有二：

【1】在ICP-OES版有人发帖，是否可以用N₂作为ICP等离子气？
http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20101126/2956500/index.shtml
【2】我朋友的一台MC-ICP-MS，某次更换液Ar之后，忘记把质谱供气管接上液氩罐。他就开机点火，竟然点火成功！

春节在家阅读了几本ICP-MS英文书籍，看到一些有趣报道，特做读书笔记。
Taylor, H. E. (2001). Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry: Practices and Techniques. California, USA, Academic Press. 下载链接：http://bbs.instrument.com.cn/download.asp?ID=265886

Nelms, S. M. (2005). Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Handbook. Oxford, UK, Blackwell Publishing Ltd. 下载链接：http://bbs.instrument.com.cn/download.asp?ID=265883

先是在Taylor(2001) PDF Page 28看到简单的一句话：Gases such as argon, helium, nitrogen, and air have been used to sustain plasmas useful for analytical purposes。接着在Nelms(2005) PDF Page 18-20看到如下总结内容。

氮气 Nitrogen 14.53eV
[1] 在冷却气路中通入5-10% v/v N₂，才能见效；在冷却气路中通入N₂，灵敏度略微升高。
[2] 在雾化气路中通入4.5% v/v的N₂，就足以胜任。等离子火焰的电子温度(electron temperature)降低3000-5000K，气体动力学温度(gas kinetic temperature)略有下降，使得灵敏度下降。
[3] 如果全用N₂，一级电离能小于6.5ev的元素灵敏度增加，大于6.5ev的元素灵敏度降低。

氧气 Oxygen 13.62eV
有机溶剂通入ICP-MS，容易在样品锥口结碳，通入适量O₂消除碳沉积。

氢气 Hydrogen 13.60eV
H₂的电传导率很高(high thermal conductivity)，使得等离子火焰高效(energetic plasma)，更容易离解难熔元素氧化物(陶瓷、耐火砖)。多原子团MO⁺的产率降低10倍，但ArCl、ArO、ClO基本没变。

氦气 Helium 24.59eV
[1] Ar=15.76ev，因此He更容易电离P、S和F、Cl、Br、I等卤素。如果全用He焰，RF=500-1000W，He气流速< 10 L/min。
[2] 商业仪器都是为Ar焰优化，改用He焰后需要调整RF generator和matching/tuning network。传统的三匝Cu感应线圈不足以维持稳定He焰，改成14.5匝线圈。

氖气 Neon 21.56eV
虽然Ne焰的灵敏度比Ar焰低，但可以消除⁵⁸Ni⁴⁰Ar(⁹⁸Ru)、⁶⁰Ni⁴⁰Ar(¹⁰⁰Ru)、⁶³Cu⁴⁰Ar(¹⁰³Rh)、63Cu40Ar(¹⁰⁵Pd)，适合LA-ICP-MS测定PGE。

甲烷Methane 乙烯Ethene
在雾化气路中通入1% v/v CH₄或者0.5% v/v C₂H₄ 有助于消除多原子团干扰。

空气
冷却气、雾化气是空气，但辅助气仍是Ar。空气焰的优缺点与N₂类似。

分
该帖子已被版主-lilongfei14加2积分，加2经验;加分理由:话题好

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Tim

第1楼2011/02/24

氮气和空气可以作为等离子体的冷却气，但是如果连气管都没有接上，炬管里没有流动的气体，怎么可能点火呢，就算有点残留的气体，点着了，炬管也马上烧坏了

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timstoicpms

第2楼2011/02/24

虽然炬管里没有流动气体，但的确点着火了，很匪夷所思。我那位朋友看见点火，赶紧点击Plamsa off，炬管得以幸存。
如您在ICP-MS的回帖，在等离子气体中掺入或者完全使用H2、O2、烷烃，与碰撞反应池类似，消除某些多原子团干扰的同时，又引入新的多原子团。估计He Ne焰的应用前景会更好，可惜太贵了，一般人烧不起:-)
Tim(mwspecialist) 发表:但是如果连气管都没有接上，炬管里没有流动的气体，怎么可能点火呢，就算有点残留的气体，点着了，炬管也马上烧坏了

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lxyan1129

第3楼2011/02/24

那不是火，那是等离子体

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秋月芙蓉

第4楼2011/02/24

确实是等离子体炬焰
lxyan1129(lxyan1129) 发表:那不是火，那是等离子体

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