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再议ICP-MS点火失败问题的查找

  • envirend
    2012/12/06
    《分析化学》
  • 私聊

ICP-MS

  • 再议ICP-MS点火失败问题的查找



    仪器按照正常规程操作点不着火,主要原因有5个方面,结合某厂家的仪器来说明。

    首先来说仪器正常操作规程,第一步是打开通风的情况下吹扫氦气几分钟,设置为2.0mL/min,如下图1所示。

    图1



    第二步,接着吹扫氩气几分钟,具体参数设置见图2,在操作之前需要开循环水(注意水位是否低于最低刻度)、卡上蠕动泵,保证仪器的输出的压力在700kPa左右,注意查看载气压力是否为280 kPa左右(图2中划红线的部分)-这个载气压力很关键。仪器调谐时参数的灵敏度很低是其导致的(如果显示比较低,建议把载气的那个二通压紧)。正常情况下,这样就能点着火啦,如图3所示。


    图2



    图3



    现在回过头来说仪器点火的问题,正常情况下这样就能正常点着火。如果这样操作仪器还是点不着,建议查找以下原因(摘录自某仪器的手册),主要有5点:

    1The instalation of the torch, bonnet, and shield plate is faulty.炬管、帽、屏蔽片安装错误—这个不会出此类低级问题,它们各自都有固定位置,否则安装不上

    2The work coil position is mis-aligned. 工作线圈位置不平行导致这个一般人不会闲着把工作线圈给折腾不平行

    3Argon gas is not supplied or there is a leak in the gas line. 氩气压力不足或漏气

    4The air is mixed with argon gas.氩气中混入空气

    5The limits of the turning parameters for the RF Mactching are inappropriate. 调谐设置的射频匹配参数不合适】。因此,仪器点不着火的主要原因集中在三个方面,一是氩气压力不足或漏气,二是氩气不纯,三是射频匹配参数参数不合理。

    下面简单说这三个方面,进一步缩小查找问题的范围。氩气压力足不足,可以通过氩气钢瓶上的压力看到或者大家推推就能感觉出钢瓶或液氩罐压力足不足,因此这个容易派出(其实吹扫氩气时,也能看到是否存在此问题)。至于射频参数其主要作用是调解反射功率值,仪器默认值如图4所示在0.2~3.0之间,根据我们的仪器在1.85~2.15之间反射功率与射频参数称倒置的抛物线关系,其实这个数一般不需要更改。因此仪器点不火进一步集中到两个方面:漏气或氩气不纯的问题。当然实验室条件允许的话,自己也能检查氩气纯度问题主要是氧气、氮气及水分的含量。





    图4



    以下说明以下查找这两个问题的方法。顺便说一下,这两个问题经常出现射频功率为1200W时,检查漏气的方法,在调谐界面将载气(Carrier Gas)的流量设为0如图5所示, ICP-MS能点着火即为仪器漏气;检查氩气不纯的方法,将炬管屏蔽片拿下来,仪器能点着火及明氩气不纯。

    图5

    顺便说一下,点火之后又熄火的常见原因。通风橱、循环水泵没有打开导致 温度引起熄火;锥孔变大以及石墨圈见图6所示不完整导致熄火。





    图6



    谢谢各位,请大家共同讨论。
    补充各位老师的精彩讲解:


    timstoICPMS

    1.关于熄火问题:

    如果点火后一分钟内发生熄火,请检查雾化室与炬管之间的HMI连接杆,很可能是左右两端的小夹子没夹好。如果是点火后十分钟内熄火,请检查排风是否打开?当仪器内外部【温度差】大于20度,会提示排风不足;大于25度,会自动熄火保护仪器。

    2.屏蔽炬的作用:

    1. 改变等离子体在三维空间的温度分布,显著提高灵敏度。
    2. 消除采样锥口的二次放电(secondary discharge)。
    3. 电容去耦(capacitive decoupling) 使得离子能量分布降为<1-2eV,为后面的八极杆碰撞池He模式消除干扰做准备:待测离子与多原子干扰进入碰撞池入口的初始能量相同,接着通过动能歧视消除干扰。


    光哥:

    不要在“Cool plasma”调谐条件下熄火:实验完成之后,调谐文件调回“Nogas”、“He”、“H2”随便哪个都好,就是不要停在“Cool plasma”调谐条件下熄火。因为下次点火后,仪器达到1200W之后会直接调回上次实验退出时的调谐条件。也就是说会从1200w直接调回600w。这个功率下也比较容易造成熄火。

    haoyuee:


    点火后提示真空度过高导致熄火,重装系统解决该问题。
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  • qq250083771

    第1楼2012/12/06

    应助达人

    和ICP-AES差不多啊 是否漏气 氩气纯度 等等
    还没见过MS 呵呵 先来学习哈

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  • leemoonling

    第2楼2012/12/06

    PE DRC-e不开循环水,仪器是不能点火的。

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  • 依风1986

    第3楼2012/12/06

    应助达人

    ICP点不着火跟气体纯度也有很大关系!

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  • nphfm2009

    第4楼2012/12/07

    应助达人

    检查氩气不纯的方法,将炬管屏蔽片拿下来,仪器能点着火及说明氩气不纯。
    有一段时间我的屏蔽片也石英套管都一起拿下来了,但是仪器也能正常使用啊,就是灵敏度有所下降罢了

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  • envirend

    第5楼2012/12/07

    应助达人

    这个不同仪器估计略有不同,这家公司的也要求点火前开循环水。

    leemoonling(leemoonling) 发表:PE DRC-e不开循环水,仪器是不能点火的。

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  • envirend

    第6楼2012/12/07

    应助达人

    在屏蔽片拿下后,我也调谐过:氧化物和双电荷没有什么大的区别,灵敏度下降一个数量级。

    nphfm2009(nphfm2009) 发表:检查氩气不纯的方法,将炬管屏蔽片拿下来,仪器能点着火及说明氩气不纯。
    有一段时间我的屏蔽片也石英套管都一起拿下来了,但是仪器也能正常使用啊,就是灵敏度有所下降罢了

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  • timstoicpms

    第7楼2012/12/07

    补充几点:

    (1) 保证仪器的输出的压力在700kPa左右
    Agilent ICPMS仪器背面的氩气输入端写着压强为500-700 kPa,即0.5-0.7 MPa;适当调节钢瓶减压阀旋柄,取中间值 600 kPa=0.6 MPa 为宜。

    (2) 射频参数其主要作用是调解反射功率值,仪器默认值如图4所示在0.2-3.0之间,根据我们的仪器在1.85-2.15之间——反射功率与射频参数呈倒置的抛物线关系。
    炬管用久了,Reflect Power 就会升高,此时要么清洗炬管,要么调节 RF matching。慢慢调节 RF matching 让Reflect Power小于2W即可,调得太快会熄火的。

    (3) 检查漏气的方法,在调谐界面将载气(Carrier Gas)的流量设为0如图5所示,ICP-MS能点着火即为仪器漏气;检查氩气不纯的方法,将炬管屏蔽片拿下来,仪器能点着火及说明氩气不纯。

    这两条不对。
    15L/min的冷却气(Cool Gas)之所以被称为等离子气(Plasma Gas),是因为有 十万分之一 到 百万分之一 的冷却气Ar原子被电离成Ar离子,从而维持等离子焰。载气(Carrier Gas)设为零,不影响点火。你可以做个实验,摘除雾化器雾化室,贴一张塑料膜密闭炬管尾部(即载气通道=0),照样能点火。

    不加屏蔽炬,仪器照样能点火、测试。屏蔽炬的作用:

    1. 改变等离子体在三维空间的温度分布,显著提高灵敏度。
    2. 消除采样锥口的二次放电(secondary discharge)。
    3. 电容去耦(capacitive decoupling) 使得离子能量分布降为<1-2eV,为后面的八极杆碰撞池He模式消除干扰做准备:待测离子与多原子干扰进入碰撞池入口的初始能量相同,接着通过动能歧视消除干扰。

    (4) 点火之后又熄火的常见原因。通风橱、循环水泵没有打开导致 温度引起熄火
    如果点火后一分钟内发生熄火,请检查雾化室与炬管之间的HMI连接杆,很可能是左右两端的小夹子没夹好。
    如果是点火后十分钟内熄火,请检查排风是否打开?当仪器内外部【温度差】大于13度,会提示排风不足;大于15度,会自动熄火保护仪器。

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  • 光哥

    第8楼2012/12/07

    应助工程师

    LZ的意思应该是:假如各项正常安装还是点不着火,把屏蔽炬取下来而其他保持不变,能顺利点火。那么原因很大程度上是氩气不纯引起的。

    装了屏蔽炬之后,ICP的前驱功率虽然有1500W左右,但是在屏蔽炬作用下,最终传输到等离子炬的并没有那么多了,因此当氩气纯度不够,点火困难。

    至于屏蔽炬为何会导致前驱功率在等离子体炬上降低,求大神讲解。

    nphfm2009(nphfm2009) 发表:检查氩气不纯的方法,将炬管屏蔽片拿下来,仪器能点着火及说明氩气不纯。
    有一段时间我的屏蔽片也石英套管都一起拿下来了,但是仪器也能正常使用啊,就是灵敏度有所下降罢了

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  • 光哥

    第9楼2012/12/07

    应助工程师

    另外增加一条,算是实践得来的:
    实验完成之后,调谐文件调回“Nogas”、“He”、“H2”随便哪个都好,就是不要停在“Cool plasma”调谐条件下熄火。因为下次点火后,仪器达到1200W之后会直接调回上次实验退出时的调谐条件。也就是说会从1200w直接调回600w。这个功率下也比较容易造成熄火。

    想起以前做7500,熄火时候真空阀门关闭的巨大声音,弄得每次点火都惊心胆颤的。

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  • envirend

    第10楼2012/12/07

    应助达人

    每次都看老师的文章或点评都能学习到很多东西。

    1.氩气压力,培训教材上要求700±3.5%见附图 是不是安装工程师误导我们拉呢;维修工程师倒也说过不需要到700kPa时候才点火。



    2.RF匹配参数: 以后我会按照你所说的,慢点调解。

    3.载气(Carrier Gas)设为零,不影响点火。你可以做个实验,摘除雾化器雾化室,贴一张塑料膜密闭炬管尾部(即载气通道=0),照样能点火--这个我也试过,徐工和李工说得不完全一致:李工和你说得类似,我倒是按照徐工说得操作。

    4.仪器熄火的问题,我学习啦,以后如果出现类似问题,我按照你说的去排查问题。

    5.屏蔽片的作用进一步学习啦。

    谢谢

    timstoICPMS(timstoICPMS) 发表:补充几点:

    (1) 保证仪器的输出的压力在700kPa左右
    Agilent 要求氩气输入压强为500-700 kPa,即0.5-0.7 MPa;适当调节钢瓶减压阀旋柄,取中间值 600 kPa=0.6 MPa 为宜。

    (2) 射频参数其主要作用是调解反射功率值,仪器默认值如图4所示在0.2-3.0之间,根据我们的仪器在1.85-2.15之间——反射功率与射频参数呈倒置的抛物线关系。
    炬管用久了,Reflect Power 就会升高,此时要么清洗炬管,要么调节 RF matching。慢慢调节 RF matching 让Reflect Power小于2W即可,调得太快会熄火的。

    (3) 检查漏气的方法,在调谐界面将载气(Carrier Gas)的流量设为0如图5所示,ICP-MS能点着火即为仪器漏气;检查氩气不纯的方法,将炬管屏蔽片拿下来,仪器能点着火及说明氩气不纯。

    这两条不对。
    15L/min的冷却气(Cool Gas)之所以被称为等离子气(Plasma Gas),是因为有 十万分之一 到 百万分之一 的冷却气Ar原子被电离成Ar离子,从而维持等离子焰。载气(Carrier Gas)设为零,不影响点火。你可以做个实验,摘除雾化器雾化室,贴一张塑料膜密闭炬管尾部(即载气通道=0),照样能点火。

    不加屏蔽炬,仪器照样能点火、测试。屏蔽炬的作用:

    1. 改变等离子体在三维空间的温度分布,显著提高灵敏度。
    2. 消除采样锥口的二次放电(secondary discharge)。
    3. 电容去耦(capacitive decoupling) 使得离子能量分布降为<1-2eV,为后面的八极杆碰撞池He模式消除干扰做准备:待测离子与多原子干扰进入碰撞池入口的初始能量相同,接着通过动能歧视消除干扰。

    (4) 点火之后又熄火的常见原因。通风橱、循环水泵没有打开导致 温度引起熄火
    如果点火后一分钟内发生熄火,请检查雾化室与炬管之间的HMI连接杆,很可能是左右两端的小夹子没夹好。
    如果是点火后十分钟内熄火,请检查排风是否打开?当仪器内外部【温度差】大于20度,会提示排风不足;大于25度,会自动熄火保护仪器。

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