ICP發射光譜技術的開創者 Greenfild和 Fassel在炬管的設計和加工方面,為這門技術立下汗馬功勞。至今,商品化ICP光譜儀多數仍然采用 Fassel型炬管作為常規炬管。常用的ICP炬管如下:
(1)Fassel型炬管 形狀與尺寸見圖1。
其外管外徑20mm、壁厚1mm;中間管外徑16mm、壁厚1mm;內管外徑2mm,其中心出口處內徑1.0~1.5mm。總長度100~120mm。

圖1 CP炬管
(2)省氣型炬管 通用型常規 Fassel炬管,不足之處是耗氣量大。為此,ICP工作者在不影響ICP炬管點火容易、火焰穩定的前提下對炬管結構進行某些更新,使其節省工作氣體。
①中間管為喇叭口形的炬管
何志壯等設計的中間管為喇叭口形的炬管(見圖2)使外管與中間管的環隙面積減小,適當提高結構因子(即中間管外徑與外管內徑比值)在0.93時,其炬管點火容易,火焰穩定,而且可節省氫氣40%。

圖2 喇叭口形低氣流炬管
②微型省氣炬管通過降低炬管尺寸,在不影響點火及ICP火焰的穩定性的前提下,節省氬氣。
其外徑14mm,中間管12mm,內管2mm,中心出口處1.0~1.5mm其點火功率為0.6kW,工作功率為0.8~1.4kW,冷卻氣流量為10L/min。其對有些元素的檢出能力與常規炬管一致,但火焰溫度低有些元素檢出能力不如常規炬管,基體效應也較大。
(3)可拆卸式炬管
由于ICP光譜儀的高頻發生器高頻功率轉換不夠,使得負載線圈很多能量不能完全轉換到ICP火焰上,使之炬管外管易燒壞,有時內管中心處也經常發生堵塞而燒毀。所以有些商品化儀器采用可拆卸式炬管(見圖3)。

圖3 可拆卸式矩管
(4)有機物分析的專用炬管
有機物的主要成分是碳氫化合物,當ICP分析有機物中雜質元素時,引入大量烴類化合物,使碳的微粒很容易在炬管內管中心處附留,使得內管堵塞無法進樣,不能工作。所以做有機物分析時,要選用有機物炬管(見圖4)。

圖4 有機物矩管
(5)耐氫氟酸的炬管
一般炬管的材料是由石英制備,當分析氫氟酸或分析試樣溶液介質是氫氟酸時,于它對石英材質有腐蝕作用,不能采用。耐氫氟酸的炬管制作材質有:氧化鋁、氧化鋯、聚四氟乙烯、內管中心處鍍鉑、鍍鈀材料制成炬管(圖5)。

圖5 耐氫氟酸的矩管
(6)加長炬管
在Ar-ICP光源中,有小于200nm的O2分子譜帶、200~250nm的NO分子譜帶、300~320nm的OH譜帶、380~390nm的CN譜帶干擾。這些O2、N2是從大氣進入的,可采用加長炬管或炬管上套一延伸管,將大氣與等離子火焰隔開。同樣采用這種將大氣隔開方式,如果采用真空型ICP光譜儀,可分析試樣中的碳元素(見圖6)。

圖6 加長矩管
(7)附帶護套氣的炬管
在中間管和內管之間,加入一支護套吹掃氣(Ar)管,當試樣溶液進入完畢后,用吹掃氣清理內管和中間管,使試樣、鹽類不附在內管中心出口處,防止堵塞(見圖7)。

圖7 附帶護套氣的矩管