土壤监测分析技术
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5.6 干扰及消除

ICP光谱法的干扰可以分为两类,即光谱干扰和非光谱干扰。光谱干扰是ICP光谱法中主要干扰,而非光谱干扰水平较低。

5.6.1 光谱干扰

(1)连续背景干扰

光谱干扰包括连续背景辐射和谱线重叠干扰,“空白”干扰也可以视为背景干扰。在ICP放电中的连续背景辐射主要是由于轫致辐射、杂散光及离子-电子复合过程原因造成的。实际上光谱背景是这些辐射效应的总结果。

(2)谱线重叠干扰

ICP光谱法中谱线重叠干扰是由于分子的带光谱和多线光谱辐射的谱线重叠(中心重叠和两翼重叠)。ICP放电中,OH带是重要的带光谱,其波长分布在260~325nm区域。OH带出现峰值与观测高度有关,在不同观测高度出现二次发射峰的离轴效应,为减少和避免带光谱重叠干扰,选择适宜的观测区域十分重要。由于ICP放电具有较强的激发和电离能力,所以光源中原子线和离子线非常多,尤其是过渡性元素,谱线复杂是谱线重叠的主要原因,也是光谱干扰的主要原因。

5.6.2 光谱干扰的校正

(1)背景扣除

在待测分析线附近极窄的光谱区域内进行光谱扫描,观察背景情况,在分析线的一侧或双侧选择离线扣除背景,这是最简便的方法,也是很容易实现的方法。

(2)光谱干扰系数校正法

由于光谱干扰存在,使得测量某元素的结果是一个表观浓度值(C'j),包括了各种干扰成分所引起的“干扰等效浓度”(IEC),必须准确测定IEC,才能求得分析物的准确浓度。干扰系数校正法的基本关系式为:

(5-23)

式中,Cj为分析物浓度;C'j为分析物表观浓度;IEC为“干扰等效浓度”;n为干扰物质数目;KjiK'ji分别称第i种干扰物对第j种分析物质的一级干扰系数和二级干扰系数,统称“K系数”;Ci为第i种干扰物质的浓度。如果Ci不大,干扰为线性,只考虑一级干扰。将待测样品中所有对第j种分析物所产生“干扰等效浓度”求和,然后从表观浓度C'j减掉,就得到了分析物的浓度。在实验中,只要建立一个K系数表(KCT),干扰校正是自动进行的。K系数校正法是所有商品仪器都具备的功能,说明这种校正方法是比较成熟的方法。其他一些校正方法在此不再一一详述。

5.6.3 非光谱干扰及消除

非光谱干扰,产生原因比较复杂,如雾化去溶干扰、挥发和原子化干扰、激发和电离干扰,一般不是一种“和”的干扰(光谱干扰是一种“和”的干扰),而是一种“相关”干扰,多采用补偿法来消除。通常是通过选择适当的操作参数——高频功率、载气流量和观测高度来补偿。例如,挥发-原子化干扰和激发-电离干扰,可以增大功率、减小载气流量和增大观测高度对减小干扰是有利的。但是,这种通过选择参数来补偿的办法只有在研究干扰机理时是可行的,在具体的分析测定时往往是多元素同时测定或顺序的扫描多元素测定,只能选择折中的操作条件进行,而无法逐个元素来选择参数的办法。实验中,对基体复杂样品所产生的非光谱干扰补偿一般采用基体匹配法和参比元素法。

寻找一个函数关系表征非光谱干扰进行定量校正,这是一个非常复杂的问题,近年来曾有人采用经验公式的方法校正非光谱干扰,做了一些探讨。

利用“干扰因子”,包括“强度干扰因子”和“浓度干扰因子”校正非光谱干扰。分析线的强度干扰因子lgI'j/Ij与内参比线的强度干扰因子lgI'ref/Iref之间具有良好的相关性(相关系数在0.99以上),其回归方程为:

(5-24)

若用浓度干扰因子表示,则有:

(5-25)

式中,符号带有“'”者为有干扰物质存在时的参数。由于在ICP-AES场合,光谱线发射强度与其浓度之间具有线性关系,故由上两式可以得出下面的公式:

(5-26)

(5-27)

显然,在不存在干扰物时的分析校准曲线上读出C'jC'refCref值,然后利用预先得到的干扰系数表(ab表或AB表),用式(4-26)、式(4-27)进行非光谱干扰校正。

在实际工作中,正常的操作条件下,ICP非光谱干扰可以减少到很低的水平,或者可以忽略。若用基体匹配法,也只需参比样品与分析样品粗略匹配即可。