5.5 ICP-AES仪器介绍
ICP-AES仪器组成大体分为三个部分：进样系统；等离子体系统；光谱仪及检测器。
（1）进样系统
进样系统主要包括气体控制系统和进样装置系统。目前商品仪器均采用的氩气等离子体，使用纯度在99.9%以上氩气。氩气由高压氩气钢提供，经过二次减压控制后，一般通过质量、流量控制器分三路供给炬管：一路是外气流，通常流量为10～18L/min；第二路是中间气流，通常流量1L/min；第三路是中心气流，流速<1L/min。进样系统的另一个重要组成部分是雾化器和雾室，它将待测样品溶液以气溶胶的形式导入等离子体。雾化器分为气动雾化器和超声波雾化器两种类型。商品仪器以气动雾化器为标准配置，超声波雾化器为选件。气动雾化器又分为同心型雾化器、交叉型雾化器、高盐分雾化器和高压雾化器等几种类型，以直角交叉型雾化器和玻璃同心雾化器应用最为普通的两种类型。
在ICP光谱中，对雾化器的要求一般为具有较低的吸出速率（如<1mL/min）、具有较高的雾化效率、记忆效应小、稳定性好，适用高盐分溶液的雾化并具有较好的抗腐蚀能力。
（2）等离子体系统
等离子体装置是由高频发生器和炬管组成，它是ICP光谱仪器的核心部分，其作用是提供分析物蒸发、原子化、激发和电离。高频发生器是能量的提供者，高频电磁场的能量通过线圈耦合至等离子体，维持ICP稳定的放电，使分析物的激发态原子（或离子）产生辐射信号。
①高频发生器 商品仪器的高频发生器多采用27.12MHz和40.68MHz两种频率，功率在1.5～2.5kW。ICP光谱仪器对高频发生器的要求是功率和频率要稳定。
目前商品仪器配备的高频发生器的主要是自激式或它激式两种类型，都是很成熟的设计，均能保证ICP放电的稳定。
②炬管 在ICP仪器中使用的炬管主要是三层同心石英炬管。石英炬管是ICP的关键部件，环状结构的等离子体就是通过炬管形成的，它的作用至关重要。炬管将放电的等离子体与负载线圈隔开以防止短路，通过外气流冷却炬管并限制等离子体的大小。炬管的形状及结构参数对ICP放电性能及工作气体的耗量影响极大。中间管外径与外管的内径比值称为“结构因子”，结构因子大的外管可以提高外气流的上升速度，使冷却效果提高并避免产生湍流。中间管采用喇叭形或流线形，结合采用喷嘴式的外气流入口，容易形成稳定的等离子体，内管一般是可拆卸的，便于清洗和更换。炬管的尺寸，常规炬管的外管内径是18mm，中间管外径为16～17mm，内管出口内径1.5mm。经过改进的节省氩气的炬管，总的体积缩小近1/3，但几个主要参数不变。商品仪器中可以选购防止氢氟酸腐蚀的特殊材料的炬管（主要指中心管）。
ICP仪器对炬管的要求主要是易点火、等离子体稳定、耗气少、功耗低和良好的耦合效率。
（3）光谱仪及检测器
这里所讲的光谱仪是ICP仪器装置的组成部分，它是由光学系统和检测器件组成的。光学系统包括外光路和内光路两部分组成，从ICP光源辐射出的待测元素的特征光波达到光谱仪的入射狭缝，这一路程称外光路，光由入射狭缝经分光系统光栅分光达到出射狭缝，这一路程为内光路。检测器是测量分析信号的器件。ICP光谱测量的信号是光信号，通常是采用光电倍增管作为检测器，将光的信号转为放大的电信号进行测量。除光电倍增管之外，还可以采用析像管、光敏二极管阵列、光导摄像管。近年来，电荷耦合检测器（简称CCD）及电荷注入检测器（简称CID）已得到普遍应用。
①CID固体检测器 CID检测器的感光面积只有196mm2，却有264个、144个检测象元，可以同时检测所有元素的所有谱线。测量时，谱线选择余地宽，可有效地避开干扰，比如P的测定，当使用231.6nm、214.0nm时Cu、Fe均会产生干扰，而使用177.8nm线时，Ca又会产生干扰，由于Cu、Fe、Ca均为常见元素，因而当测P时上述谱线均不理想。但此时若选用178.2nm线，则Cu、Fe、Ca及其他常见元素均无干扰，不需采用任何校正即可获得准确的测量结果。在进行高含量元素测定时，可以选择弱线测定，在日常分析工作中经常有遇到要测量ng/mL级的痕量元素，同时又要测定其中几百甚至上千μg/mL级的高含量元素，在CID检测器上可以灵活地选择灵敏线测量低含量元素，选择弱线测量高含量元素，不用稀释样品，同时可有效避开干扰。CID可拍全谱照片，这一独特的功能可将样品中所有元素的所有谱线全部记录下来，即记录了元素的“指纹”照片，可将其存入硬盘和光盘，待日后再分析。
②CCD固体检测器 超过百万个感光点，CCD固体检测器具有888×1272=1120000感光点，每次测定可以得到整个CCD的三维立体图像，可直接观察干扰情况，并可以通过图像上谱线的位置与强度进行定性和半定量分析，CCD检测器具有抗溢流特性，利用表面阱中和过剩电荷，有效防止电子溢流。检测器在-30℃下工作，降低了暗电流。
③SCD固体检测器 它是分段式电荷耦合检测器，将13mm×19mm的CCD分成235个子阵列，每个子阵列有70～80个微元，以控制一条相应的谱线或一区段的谱图。