Типовые рабочие параметры разных плазменных горелок

Чтобы жидкую пробу поместить в плазму, её надо сначала разбить на очень мелкие капли, то есть перевести в состояние аэрозоли. Крупные капли не должны попадать в плазму, так как это плохо сказывается на её стабильности и результирующем аналитическом сигнале. Путь от пробы до плазмы можно условно разделить на три фазы:

1) транспортировка жидкости;

2) распыление;

3) транспортировка аэрозоля.

Распыление может осуществляться пневматическим способом или ультразвуком, причём для пневматического распыления в качестве перемещающей среды требуется рабочий газ. При перемещении жидкости или используют свободное всасывание, или подают пробу к распылителю с помощью насоса. В то время как при пневматическом распылении газ распылителя применяется также для перемещения аэрозоля к плазме, в случае работы с ультразвуковым распылителем вводится газ-носитель, чтобы продвигать образованный ультразвуковыми волнами аэрозоль.

Распыление и подача раствора пробы есть решающие факторы при определении элементов. Задача распылителя состоит в создании как можно более тонкого аэрозоля. Для достижения благоприятных условий возбуждения расход газа-носителя должен быть ограничен примерно 1 л/мин, а расход пробы – примерно 4 мл/мин.

Для проведения анализов с ИСП используется распылитель Майнгарда, функционирующий по принципу самовсасывания (рис. 9). Подобная конструкция обеспечивает скорость всасывания от 1 до 3 мл/мин при расходе газа-носителя 1 л/мин, производя впрыск в небольшую распылительную камеру. Этот стеклянный распылитель действует как и любой другой пневматический распылитель, с той лишь разницей, что он не подлежит настройке и, кроме того, требует высокого напора газа (около 10 мм.рт.ст).

Распылитель с поперечным потоком также работает по пневматическому принципу (рис. 10). При этом газ-носитель (аргон) проходит через рубиновую пластинку с узким отверстием диаметром всего 0,2 мм. В правом её углу через платиновую капиллярную трубку всасывается раствор пробы, который распыляется и попадает в плазму. При объёмном расходе газа-носителя 1 л/мин всасывается в зависимости от диаметра капиллярной трубки от 0,5 до 2 мл/мин.

Распылители, действующие по принципу Бэбингтона (V-образный распылитель), позволяют, помимо прочего, осуществлять распыление суспензий и растворов с очень высоким солесодержанием. Сначала проба подводится к капилляру, после чего она продолжает течь самостоятельно по V-образному контуру (рис. 11). В этом процессе проба со скоростью примерно 5 мл/мин попадает в капилляр газа-носителя. Здесь она захватывается потоком газа и распыляется. Несколько меньший КПД компенсируется достигаемой высокой концентрацией раствора.

Максимальный КПД обеспечивается ультразвуковым распылителем. Здесь раствор пробы тоже забирается насосом и по капиллярной трубке направляется прямо к размещённой внутри распылительной камеры пластине, вибрирующей с ультразвуковой частотой (рис. 12). При этом в плазму попадает гораздо больше материала пробы, что даёт значительное повышение чувствительности обнаружения. Поток газа-носителя со скоростью 1 л/мин несёт теперь мельчайшие капли в плазму и достигает здесь интенсивности, в 10 раз превосходящей интенсивность пневматических распылителей.

Гидравлический распылитель является альтернативой пневматическому и ультразвуковому распылению. С помощью обычного насоса, используемого для создания постоянного высоконапорного потока жидкости, проба подводится к специальному распылительному соплу, которое заменяет собой распылительную камеру. Никакого газа для распыления здесь не требуется. Под действием высокого давления хорошо распыляются даже насыщенные солевые растворы.

Если задачей распылителя является как можно более тонкое распыление аэрозоля, то распылительной камере уготована роль фильтра для образовавшихся аэрозольных капель (рис. 13). Она служит для осаждения слишком крупных капель жидкости, способных отрицательно сказаться на стабильности плазмы. Более 90 % объёма пробы вновь осаждается в распылительной камере, стекая затем по сливному шлангу. В плазму попадает всего 5-8 % распылённого вещества. Такой КПД является типичным для пневматического принципа распыления. Распылительная камера может быть выполнена из стекла, тефлона или иных пластиков. Камера закрывается колпачком с находящимся в нём распылителем, и представляет собой двойной цилиндр с фильтрующим действием.

Таблица 2