多道型凹面光柵光譜儀（Paschen-Runge 型）

早期商品化ICP發(fā)射光譜儀均由火花光源直讀光譜儀改造完成，除將其火花光源更改為等離子光源外，測(cè)光系統(tǒng)稍加改變，分光系統(tǒng)基本采用凹面光柵作為色散器。它的原理見(jiàn)圖1。

 圖1 多通道光譜儀

從ICP光源發(fā)射光經(jīng)聚光鏡照到入射狹縫上，狹縫裝在光柵的“羅蘭圓”（Rowland circle）上，起光譜儀光源作用。進(jìn)入凹面光柵，經(jīng)光柵衍射后的單色光按波長(zhǎng)不同，分別照射到在“羅蘭圓”安置的各個(gè)波長(zhǎng)的出口狹縫上，出口狹縫后放置光電倍增管，使之測(cè)量強(qiáng)度。

凹面光柵光譜儀的特點(diǎn)：它的光柵既作為色散元件，同時(shí)又起到準(zhǔn)直系統(tǒng)和成像系統(tǒng)的作用，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于分光器內(nèi)無(wú)移動(dòng)部件，所以性能穩(wěn)定，分析精密度好。但該儀器安排出口狹縫的數(shù)量有限，最多可排48個(gè)出口狹縫，分析元素有限。另外選擇分析譜線(xiàn)的靈活性差。

目前儀器公司生產(chǎn)的ICP發(fā)射光譜儀，采用凹面光柵分光系統(tǒng)與CCD檢測(cè)器結(jié)合，生產(chǎn)多通道型儀器具有很多優(yōu)點(diǎn)，尤其在超紫外光區(qū)域（＜190nm）非金屬元素的譜線(xiàn)，其檢出限低，抗光譜干擾能力強(qiáng)，是其他ICP發(fā)射光譜儀難以得到的。其光譜儀結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 多通道用CCD檢測(cè)ICP發(fā)射光譜儀 

如圖所示：ICP發(fā)射光譜儀的分光系統(tǒng)采用 Paschen-Runge裝置，光柵2924gr/mm或更高刻線(xiàn)。在“羅蘭圓”（Rowland circle）上裝多塊線(xiàn)陣CCD檢測(cè)器，有用于測(cè)量125～360nm紫外和近紫外光譜區(qū)域的，也有用于測(cè)量可見(jiàn)光區(qū)到近紅外光區(qū)譜線(xiàn)的。為了檢測(cè)真空紫外光區(qū)的譜線(xiàn)，采用帶自?xún)艋b置的密閉充氬氣的紫外光學(xué)室，以除去空氣中氧氣，使之測(cè)定＜190nm分析元素譜線(xiàn)，免除工作時(shí)需經(jīng)常吹氣。零級(jí)光譜經(jīng)反射鏡作為虛擬的入射狹縫，投射在第二塊光柵上，用于檢測(cè)460nm以上的長(zhǎng)波段分析線(xiàn)的元素，可以采用如Na 589nm、Li 670nm、K 766nm等譜線(xiàn)。在等離子體和分光器的界面，用0.5L/min的氯氣吹掃，使ICP儀器的分析波長(zhǎng)范圍可以擴(kuò)展到由120nm到800mm。其裝置結(jié)構(gòu)與火花直讀多道儀器相同，充分發(fā)揮了高刻線(xiàn)光柵分光分辨率高且均勻的特點(diǎn)，又具有線(xiàn)陣固體檢測(cè)器可安裝更多通道、同時(shí)背景測(cè)定的優(yōu)點(diǎn)，使這類(lèi)ICP儀器篇具有比傳統(tǒng)多道儀器更多的優(yōu)點(diǎn)。

值得一提的是，這類(lèi)ICP發(fā)射光譜儀可以在130～190nm波段內(nèi)工作，可用Cl 134.72nm譜線(xiàn)測(cè)定氯、用Br 163.34nm譜線(xiàn)測(cè)定溴、用I 161.76nm譜線(xiàn)測(cè)定碘、用S 180.70nm譜線(xiàn)測(cè)定硫等。尤其Cl、Br、I、Ga、Ge等最靈敏線(xiàn)均在遠(yuǎn)紫外區(qū)，可選擇其最靈敏線(xiàn)進(jìn)行分析，使之降低檢出限。同時(shí)可選用120～180nm光區(qū)的無(wú)干擾譜線(xiàn)，避免譜線(xiàn)干擾。可以測(cè)定10^-6級(jí)以下的痕量鹵素。