等離子體發(fā)射光譜儀的核心功能,是利用高溫等離子體激發(fā)樣品中的原子或離子,使其產(chǎn)生特征發(fā)射光譜,再通過光譜分析技術識別元素種類并測定其含量。其核心作用圍繞“元素定性、含量定量、準確分析”展開,具體可分為三類:
元素定性分析。這是基礎的核心功能。不同元素的原子結構不同,被激發(fā)后產(chǎn)生的發(fā)射光譜也具有獨特的“指紋”特征——每種元素都有其專屬的特征譜線(特定波長的光)。儀器通過檢測樣品激發(fā)后產(chǎn)生的光譜,對比已知元素的特征譜線庫,就能快速判斷樣品中含有哪些元素。比如檢測未知礦石樣品時,可通過它快速鎖定其中的金屬、非金屬元素種類。
元素定量分析。在確定元素種類后,儀器還能準確測量每種元素的含量。其原理是:在一定條件下,元素特征譜線的強度與該元素在樣品中的濃度成正比——含量越高,對應的特征譜線強度越強。通過將樣品的特征譜線強度與已知濃度的標準樣品進行對比,就能計算出樣品中目標元素的準確含量。比如檢測飲用水中鉛、汞等重金屬的含量,判斷是否符合安全標準。
多元素同時快速分析。相較于傳統(tǒng)的單一元素分析方法,等離子體發(fā)射光譜儀能同時激發(fā)并檢測多種元素的特征光譜,實現(xiàn)多元素的同步分析。無論是金屬、非金屬,還是常量、微量元素,都能在一次檢測中完成分析,大幅提升分析效率,特別適合批量樣品的多元素篩查。比如在合金材料質檢中,可同時檢測鐵、銅、鋁、鎳等多種合金元素的含量,快速判斷材料是否合格。
等離子體發(fā)射光譜儀憑借快速、準確、多元素同步分析的優(yōu)勢,廣泛應用于多個領域的元素分析場景,常見場景包括:
1.環(huán)境監(jiān)測領域:用于水質(地表水、地下水、工業(yè)廢水)、土壤、大氣顆粒物中重金屬(鉛、汞、鎘、鉻)和其他元素的檢測,評估環(huán)境污染程度,為環(huán)境治理提供數(shù)據(jù)支持;也可用于固體廢物的元素分析,判斷其是否屬于危險廢物。
2.材料科學與冶金領域:用于金屬材料、合金、陶瓷、高分子材料等的元素組成分析,比如檢測鋼、鋁合金中的合金元素含量,判斷材料純度是否符合生產(chǎn)標準;在新材料研發(fā)中,可用于跟蹤材料合成過程中的元素變化,優(yōu)化合成工藝。
3.生物醫(yī)藥與食品領域:用于生物樣品(血液、尿液、組織)中微量元素(如鐵、鋅、硒)的檢測,輔助疾病診斷和健康評估;在食品檢測中,可檢測食品原料、成品中的重金屬、礦物質元素含量,判斷食品是否符合安全標準,保障食品安全。
4.地質勘探與礦產(chǎn)領域:用于礦石、巖石樣品中的金屬元素(如金、銀、銅、鐵、稀土元素)分析,快速判斷礦石品位(即有用元素的含量),為礦產(chǎn)資源勘探和開發(fā)提供依據(jù);也可用于土壤地球化學調查,分析土壤中的元素分布特征。