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2023-11-06
應用技術

ICP-OES對於環境分析測試-新的技術介紹

傳統上一些大型實驗室需要同時使用三種ICP的技術,ICP-MS IC-OES軸向觀測, ICP-OES垂直觀測。對於環境中低含量樣品的分析,例如飲用水與一些微量元素,需要最高的偵測敏感度,又如分析土壤中的營養成分分析(鹼元素的含量),因而使用ICP-MS作為其分析工具,但是對於操作人員的培訓,樣品前處理,化學藥品可能的汙染性等等因素都造成ICP-MS在持有與後續成本上的極大負擔。所以在如何以一種ICP-OES儀器涵蓋大部分的複雜性操作是對於目前各個實驗室與分析檢驗單位很重要的一個考量。

近年來,一些實驗室已嘗試使用較新的垂直火炬雙視角系統來填補分析上的空缺,這些使用垂直電漿火炬和直接的徑向視圖,加上軸向透過潛望鏡的幾面鏡子提供視圖,可同時提供雙重觀測,這也有助於消除易電離元素(EIE)效應,並且可以用來分析較低濃度的有毒金屬(鉛,鎘,汞,鉻等)

然而,這種潛望鏡反射法會大大降低光通量,減少200nm甚至185nm以下的觀測感度,加上一些背景發射與干擾,事實上很難實踐真正的低濃度高感度分析。
並且,在軸向接口觀測電漿也會產生一些問題,對於高含量樣品的總溶解固體(TDS)或是有機物質,這些介面附近的汙染物可能會退回到電漿中,導致分析不穩定並影響分析結果的準確性。另外這個接口介面要承受很高的熱應力,導致零件損耗成本的增加。事實上並未真正解決這些實驗室與單位的需求問題。
 

SPECTRO DSOI解決方案

SPECTRO對於以上的問題推出了一個最佳設計的解決方案,推出新的SPECTROGREEN機種,此技術稱為雙向側面接收技術(Dual-side-on interface ; DSOI)DSOI使用獨特垂直徑像視圖技術,在電漿火炬兩側接收訊號光,而僅使用一個額外的反射,此技術明顯提高了偵測敏感度。

SPECTROGREEN
因此比傳統徑向觀測的 ICP-OES多了兩倍的感度,與此同時,因為不需在上方設置電漿接收區,消除了高汙染與熱應力效應,不會有回落區的高濃度樣品干擾,所以提供了較高的基質耐受性與高線性動態量測範圍。

此外,不需要對同一個樣品做多次分析(雙向選擇與重複量測),系統提供一次分析得到整個相關的波長圖譜。
SPECTROGREEN的資料讀取系統和信號處理可實現全頻譜在不到100毫秒的時間內傳輸並提高整體處理速度,縮簡樣本分析時間,這對於樣品量很大實驗室,使用戶能夠在單位時間內進行處理更多的樣本。

對於許多實驗室與企業而言,成本可能是特別關鍵的一點,像SPECTROGREEN這樣的儀器從具有競爭力的價格/性能開始,他具有同類型分析儀器所需的最低營運成本,其他同類型儀器每分鐘消耗3-6公升的氬氣,對於我們只需每分鐘0.5公升的低耗量模式即可(如選擇無吹掃的設計,每年更可節省約3000美元的消耗)

最後,此機台結合直觀簡化軟體,提供最好的實用與耐用性,並符合美國EPA 200.7CLP ILM 5.3CLP ISM 2.3。另外,獨特風冷技術,無須使用外部冷卻系統,也大大降低購置外部成本,並避免外加散熱裝置帶來的壓力和污染。
 

DSOI技術應用於土壤與污泥

為了分析土壤樣品中的養分含量,通常是較高的濃度的樣品,因此必須使用ICP-OES的徑向觀測,在此DSOI法提高約2倍的靈敏度,並且避免基質的干擾與重新合成效應。對此,應用於測量具有高鈣(Ca)濃度樣品中的微量砷(As)的分析,使用DSOI法的 SPECTROGREEN具有很好的效果。此外,DSOI技術符合相關的靈敏度要求美國EPA協議和歐盟規定。

近年來,雖然許多環境實驗室已將超微量分析工作移至他們的ICP-MS分析儀。這導致使用ICP-OES作為超微量分析的需求減少。反而言之,SPECTROGREEN提供了另一種可能性,利用DSOI垂直火炬方向技術的應用,使它適合分析大量總溶解固體和有機化合物。SPECTROGREEN提供了更好的高穩定性簡易操作性和更少的維護。

DOSI技術不需要在電漿上方有接收介面,除了可消除污染干擾,對於系統耗材磨損的消耗也會大大降低。其他優點包括: 僅一次測量,一次測量DSOI提供了相同的高線性度,搭配最新的CMOS檢測器技術和快速讀出SPECTROGREEN達到動態範圍9個數量級。
 

DSOI技術應用於水與廢水樣品

直至目前,水和廢水已經很廣泛使用ICP-OES的軸向觀測,軸向觀測法對於毒性重元素的精確測定金屬,例如砷(As,鎘(Cd,鉛(Pb,硒(Se,銻(Sb,TTl)。
憑藉其直接的光路,軸向觀察仍然提供大約DSOI技術2倍的靈敏度,這時我們也提供客戶SPECTROBLUE TISPECTRO ARCOS MultiView光譜儀來解決這些問題。


最後,對於配備DSOI的系統的SPECTROGREEN仍是具有最佳的市場優勢,它不需要麻煩的軸向系統用於確定重金屬在水和廢水中的濃度,此外DSOI技術具有以下的優點:
•垂直炬管徑向接口
•大大減少了基質干擾
•僅單個電漿視圖/最小反射
•無污染的介面接口
•大大減少了維護成本
 


參考資料: SPECTRO White paper form
A New Approach to ICP-OES Analysis for Environmental Testing

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