2.3.4.1 Nguồn phóng điện plasma ICP:
Plasma là trạng thái thứ 4 của vật chất sau rắn, lỏng và khí. Plasma là trạng thái khí đã bị ion hóa một phần hoặc toàn bộ, trong đó nồng độ không gian điện tích dƣơng và âm là bằng nhau hoặc xấp xỉ bằng nhau.[12],[28]
Nguồn phóng điện ICP đƣợc duy trì nhờ sự tƣơng tác giữa năng lƣợng ghép cặp cảm ứng và bầu khí trơ bị ion hóa. Khí Ar đƣợc sử dụng thông dụng nhất. Các bƣớc hình thành “ngọn lửa” plasma Ar đƣợc minh họa ở hình 2.2.
Hình 2.2: Quá trình hình thành ngọn plasma.
Trƣớc tiên, khí Ar (năng lƣợng ion hóa 15.7596 eV) chạy quanh torch thạch anh (Hình 2.2.a). Máy phát cao tần có tần số 27.12 MHz hoặc 40.68 MHz sẽ tạo nên một từ trƣờng trong torch thạch anh thông qua cuộn đồng bao quanh phía trên torch (Hình 2.2.b). Tiếp đến, một dòng electron đƣợc bắn vào từ trƣờng này (Hình 2.2.c), electron đƣợc tăng tốc bởi từ trƣờng va đập vào Ar làm sinh ra Ar+
và electron (Hình 2.2.d), phản ứng dây chuyền xảy ra và tạo thành ngọn plasma Ar (Hình 2.2.e).[27]
Ngọn plasma Ar có hình giọt nƣớc, nhiệt độ khoảng 6000-1000 oK. Các vùng và phân bố nhiệt độ trong plasma Ar đƣợc mô tả ở hình 2.3.(a)&(b)[27]
Hình 2.4: Các quá trình diễn ra khi mẫu đƣợc đƣa vào plasma. Vùng cảm ứng (IR) có hình vành khuyên, màu trắng do Ar phát xạ. Vùng gia nhiệt sơ bộ (PHZ) có chức năng desolvate hóa, hóa hơi, nguyên tử hóa mẫu. Vùng bức xạ (IRZ) sẽ kích hoạt và ion hóa mẫu. Vùng phân tích (NAZ) cũng có nhiệm vụ kích hoạt và ion hóa mẫu, tín hiệu phát xạ sẽ đo tại vùng này.
2.3.4.2 Sự kích thích phổ trong plasma ICP:
Dung dịch mẫu đƣợc đƣa vào plasma dƣới dạng sƣơng khí. Dƣới tác dụng nhiệt của plasma các hạt sƣơng này sẽ bị loại bỏ dung môi trở thành hạt rắn, các hạt rắn bị hóa hơi thành dạng khí và sau đó chuyển thành nguyên tử tự do, ion. Nguyên tử và ion nhận năng lƣợng từ plasma chuyển lên trạng thái kích thích, sau đó là phóng thích bức xạ để trở về trạng thái cơ bản.(Hình 2.4)