溶液阴极辉光放电中分析物转移速率与激发条件的吸收与发射光谱研究

推荐：本研究通过结合溶液阴极辉光放电(SCGD)与原子吸收光谱(AAS)和光学发射光谱(OES)，系统探究了SCGD中分析物从溶液到等离子体的转移机制及激发条件。研究发现，甲酸(HCOOH)可显著提升分析物转移效率，而共存离子(如Na+ 、Ca2+ )对转移和激发过程的影响存在差异。该研究为理解SCGD-OES的基质效应提供了新视角，对开发高灵敏度微型化元素分析仪器具有重要意义。

　　

在元素分析领域，溶液阴极辉光放电(SCGD)因其结构紧凑、无需压缩气体和真空系统等优势，成为电感耦合等离子体(ICP)的有力替代技术。然而，SCGD在实际应用中仍面临两个关键问题：一是共存离子对分析物信号的影响机制尚不明确；二是常用的灵敏度增强剂甲酸(HCOOH)的作用效果受基质影响显著。这些问题限制了SCGD技术的进一步发展和应用。

为深入探究这些问题，研究人员开展了一项创新性研究，将SCGD与原子吸收光谱(AAS)和光学发射光谱(OES)联用，建立了SCGD-AAS/OES系统。该系统采用脉冲氙灯作为光源，通过同时监测Mg I、Cu I、Ag I和Li I的吸收和发射信号，首次实现了对SCGD中分析物转移过程和激发条件的同步研究。

研究采用了多项关键技术：1)搭建了SCGD-AAS/OES联用系统，优化了光学收集路径；2)开发了基于脉冲氙灯的同步检测方法，实现了吸收和发射信号的高灵敏度测量；3)建立了信号归一化处理方法，便于不同条件下的结果比较；4)采用空间分辨测量技术，揭示了分析物在等离子体中的分布特征。

研究结果部分，首先通过空间分布研究发现，中性分析物原子在等离子体中分布均匀，而激发态原子的分布则与局部激发条件密切相关。在共存离子影响研究中，发现Na⁺
会同时降低分析物转移效率和激发效率，而Ca²⁺
的影响相对较小。特别值得注意的是，Cl^-
相比NO₃
^-
能改善激发条件。

关于HCOOH的作用机制研究显示，该添加剂能显著提高所有研究元素的转移效率，其中Ag的提升最为显著(达13倍)，这与各元素形成挥发性物种的能力相关。然而，当存在Na⁺
时，HCOOH的增强效果会受到明显抑制，而Ca²⁺
则不会产生这种干扰。

在讨论部分，作者提出了三种可能的分析物转移机制：阴极溅射、液滴喷射和化学蒸气生成(CVG)。研究证实，HCOOH主要通过改变溶液-等离子体界面的物理化学性质(如表面张力)和促进CVG过程来提高转移效率。而Na⁺
的干扰可能与其在界面处形成的复合物有关，这需要进一步的质谱研究来验证。

这项研究的重要意义在于：1)首次通过AAS直接证实了SCGD中分析物转移过程的关键影响因素；2)阐明了HCOOH增强作用的元素依赖性和基质敏感性；3)为优化SCGD-OES分析方法提供了理论依据；4)展示了AAS在研究等离子体过程方面的独特价值。这些发现不仅推动了SCGD技术的发展，也为其他基于液体电极的放电等离子体研究提供了重要参考。

该研究的创新性在于建立了SCGD-AAS/OES联用方法，实现了对等离子体过程的多维度研究。虽然当前AAS的灵敏度尚不及OES，但作者指出，通过优化光路设计增加吸收光程，未来有望开发出更具竞争力的SCGD-AAS分析方法。这项成果发表在《Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy》上，为等离子体光谱分析领域做出了重要贡献。