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四款国产全谱直读ICP-AES技术解析

编辑刘丰秋

2011/12/19

目前，市场上的电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-AES）主要为顺序扫描型(单道扫描）和全谱直读型，另有个别的多道型。单道扫描ICP-AES可灵活选谱线、扫描谱图，具有很大的价格优势和测定灵活性。从理论上讲，可以用于元素所有谱线的分析，适合于基体复杂多变和非标准样品的分析，更适合做仪器分析研究工作的人员。当然它也具有分析时间相对较长、氩气用量大、精度差、非同时内标等弱点。全谱直读ICP-AES主要采用中阶梯光栅与棱镜色散系统二维色散系统+面阵式检测器，也有采用特制全息光栅与线阵式固体检测器相结合达到全谱直读目的的ICP-AES。全谱直读ICP-AES的优点在于任选或全谱同时测量、谱峰与背景同时测量、谱图存储。多道ICP-AES，采用凹面光栅，以多个光电倍增管(PMT)为检测器，可进行多元素同时分析，目前仍有生产。

ICP-AES国外主要厂家有赛默飞世尔科技、珀金埃尔默、安捷伦（原瓦里安）、斯派克、岛津、HORIBA Jobin Yvon、利曼-徕伯斯、精工电子纳米、澳大利亚GBC等，国内ICP-AES厂家主要有北京海光、北京豪威量、北京纳克、无锡市金义博、上海泰伦、江苏天瑞、华科仪通、聚光科技等。

我国于20 世纪70 年代开始对等离子体光源进行研发，但直至80年代，国内对ICP-AES的研究多限于自己组装仪器，ICP-AES分析技术的发展及应用滞后于国外。随着国外高性能ICP-AES的引进，在90年代国内ICP-AES分析技术得到迅速发展，并开始出现了国产的ICP-AES商品仪器。国产的ICP-AES普遍都是扫描式，中阶梯光栅和CCD检测器技术一直为国外厂商所独有，国内仪器厂商一直以来没能掌握，全谱直读ICP光谱仪一直没有面世。而在2011年10月召开的“第十四届北京分析测试学术报告会及展览会 (BCEIA 2011) ”上，北京豪威量、聚光科技、纳克公司、天瑞仪器等国产厂商都纷纷推出了固态检测器全谱直读ICP-AES，对于国产仪器发展来说是一个很好的开端。

下面是四款国产全谱直读ICP光谱仪的介绍，请高手们看看哪个技术水平最高？能够最快商品化？

北京豪威量

ICP-OES-01型全谱直读ICP-AES

ICP-OES-01型全谱直读ICP-AES是豪威量公司与长春光机所合作开发，该仪器是由固态射频发生器、中阶梯光栅及CCD接收构成。

技术特点：

（1）固态射频发生器是由两支MOEFET管组成的推挽式功率放大器，工作频率在27.12MHz，最大输出功率为1400W，功率稳定度≤0.1%；

（2）分光器是由中阶梯光栅和棱镜组成的交叉色散呈现二维光谱，中阶梯光栅为54阶梯，棱镜采用反射式设计方式；分光器内充氩气使测量范围可达180-800nm，在190nm处得分辨率为0.005nm；

（3）检测器是采用紫外增强型CCD面阵芯片，三次曝光，能直接接收二维光谱。

聚光科技

ICP-5000型全谱直读ICP-AES

上市时间：2012年年初

技术特点：

（1）中阶梯光栅(52.9线)结合棱镜构成二维交叉色散的光学系统，覆盖165~870nm，能够分析Al167、P177、Cs852等谱线，光学分辨率高，在200nm处的分辨率小于7pm；

（2）自主开发的自激式全固态射频电源，体积小，无运动部件，整体可靠；采用最快的阻抗匹配方式——变频匹配，在进复杂样品时，等离子体炬稳定，不易熄灭；

（3）定制度深制冷高性能科研级CCD，百万像素（1024x1024）；二次曝光；采用EHR和VODS技术实现防溢出设计；水冷+三级TEC制冷（-55℃），消除暗电流影响，信噪比高，动态范围广；检测器为背照式设计，紫外光谱响应高，不存在紫外荧光镀膜老化问题；

（4）密封的光室，多点阵列智能氩气吹扫，正常分析氩气消耗量约为12L/min；

（5）基于分类方法管理的方法管理系统，便于用户管理、维护工作方法，利于用户提高使用效率，内置标准方法，适合非专业人士使用。

（6）具有双向观测和垂直观测两种配置，适合不同的应用场合；

（7）拥有完善的谱线处理功能，具有自动谱线分离功能，拥有50000多条谱线的完整的谱线数据库系统，方便用户进行谱线去干扰和选择没有干扰的谱线进行分析，提高分析精度；

（8）具有强大的炬焰视频观测功能，软件上提供视频观测界面，方便用户根据炬焰颜色判断样品情况；根据炬焰形状自动判断炬焰异常，防止炬管烧毁。

北京纳克

二维全谱高分辨ICP光谱仪-PlasmaCCD

技术特点：

（1）中阶梯光栅+棱镜二维色散光学系统

焦距400mm；光学分辨率0.007nm@200nm；中阶梯光栅刻线52lines/mm；光谱范围180-800nm；狭缝25μm×25μm，25μm×50μm。

优化的消像差光路设计，光线追迹结果表明，该系统环围能量在单个CCD像素(24µm×24µm)内达到80%以上，200nm处分辨率可达0.007nm，完全满足设计指标要求。通过选择合适的中阶梯和棱镜色散参数，使棱镜的非线性色散得到一定补偿。

（2）激发光源

输出功率0.8到1.6KW；激发频率：40.68MHz；效率：>70%；稳定性：<0.1%。

（3）检测器

背照式科研级面阵CCD，有效像数1024 ×1024，像元24μm×24μm，紫外量子效率 >40%，暗电流 <1e-/pixel/s@-15°C，动态范围16666，信号输出频率：最大10MHz；

天瑞仪器

ICP-3000型全谱直读ICP-AES

上市时间：2012年3月

ICP-3000自动化程度高，操作简便，稳定可靠。整体性能远优于JJG-768 2005的A级标准

技术特点：

（1）采用中阶梯光栅+熔融石英棱镜组成垂直交叉色散光路，全部采用球面反射镜进行光路优化设计，像差校正接近于衍射极限，无任何移动光学元件；光栅：52.67 lp/mm，63.5°闪耀角，采用德国肖特公司接近于零的热膨胀系数材料Zerodur做基板；

（2）175-780nm全波长覆盖；焦距：415mm；在200nm处的光学分辨率0.0068nm；

（3）封闭式驱气型光室，吹扫氮气；

（4）垂直观测和水平观测方式可选；

（5）采用RACID84 CID探测器，具有同类产品中最大靶面尺寸：27.6mm×
27.6mm；百万级像素，像素尺寸27μm×27μm，具有其他产品无法比拟的量子阱深和动态范围；高效三级半导体制冷，制冷温度-45℃，冷却时间小于3分钟，气体和冷却水联合制冷；

（6）采用高功率的晶体管它激式全固态射频电源，实时自动匹配调谐，功率反馈闭环自动控制。体积小，稳定可靠。工作频率：27.12MHz。

以上几款全谱直读ICP-AES产品各有其优劣性，还有一些需要进一步改进的地方。但相信不到半年的时间，这四款仪器中就会有真正商品化的产品推出。伴随着这些仪器商品化以及市场应用逐渐深入，势必会导致进口全谱直读ICP-AES仪器价格下降。

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cuiqinghua

第1楼2011/12/19

外型很漂亮

0

悠旸

第2楼2011/12/19

聚光科技的ICP-5000看上去很象赛默飞的ICAP-6300，仿造的痕迹很明显呀。

2

qtfy2008

第3楼2011/12/20

支持下国产的

0

胜邪

第4楼2011/12/20

北京豪威量-----PE
聚光----------thermo
北京纳克------瓦里安
天瑞,象是PE

0

检测员

第5楼2011/12/20

支持国产，希望国产能争气

0

hujianxiong

第6楼2011/12/20

我们用的是岛津ICPE-9000仪器，国产的没用过！
国产的在关键部件上要能自主研发生产就更好了！不要像国产电脑，CPU只能用intel或AMD.

1

徐好狗

第7楼2011/12/20

指标写得很好，性能值得考验！

0

编辑刘丰秋

第8楼2011/12/20

这四款全谱直读ICP还只是样机，还没有真正成为商品上市，还在不断改进的过程中。不过能够推出这样的全谱直读型的ICP就已经是国产分析仪器的进步了。

0

编辑刘丰秋

第9楼2011/12/20

像CCD芯片、晶体管等技术，可以“拿”来用啊，不过电路、光路等都是国产仪器厂商自己设计的呢。

0

砂锅粥

第10楼2011/12/21

应助达人

支持一下国产，希望2012年国产ICP能够崛起。

0

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