前言

做ICP/ICP-MS的分析的小伙伴，是不是都遇到過這種崩潰時(shí)刻：剛換的石英炬管，測了幾天高鹽樣品（如海水、鹽水）就變得霧蒙蒙，內(nèi)壁還掉渣；測油類有機(jī)樣品時(shí)，甚至沒撐完一批實(shí)驗(yàn)，外管就裂了——不僅耽誤實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，換一個(gè)新炬管的費(fèi)用也不便宜。

其實(shí)不是操作不當(dāng)，而是石英炬管天生就有個(gè)軟肋：怕高溫、怕腐蝕，遇上“難纏"的樣品就扛不住。但現(xiàn)在，這款D-Torch陶瓷炬管把這些問題全解決了，今天就跟大家好好聊聊它有多實(shí)用！

咱們平時(shí)用的炬管，材質(zhì)大多是石英（主要成分是二氧化硅）。盡管石英硬度大、膨脹系數(shù)低，是做炬管的理想材料，但遇上以下兩類樣品就容易“翻車"：

第一類 高鹽樣品（比如海水）：

當(dāng)炬管被加熱到573℃以上，石英的共價(jià)鍵斷裂，此時(shí)樣品中的堿金屬（如鋰、鈉）及鈣與二氧化硅反應(yīng)，生成硅酸鹽，硅酸鹽與石英成分不同出現(xiàn)玻璃析晶，即石英炬管變得不透明（見圖1A），進(jìn)而產(chǎn)生裂縫或斷裂，縮短炬管的使用壽命。

第二類 有機(jī)樣品（比如發(fā)動(dòng)機(jī)油、有機(jī)溶劑）：

測有機(jī)樣品時(shí)，為了讓樣品充分燃燒，ICP會(huì)用更高的RF功率，而且碳分子釋放的紅外線會(huì)被炬管吸收，使炬管溫度升高。炬管底部通冷卻氣，頂部等離子體區(qū)溫度超6000℃，溫差一大炬管就容易開裂（見圖1B），提前報(bào)廢。如果是一體式的石英炬管，哪怕只是外管裂了，也得整個(gè)扔掉，耗材成本居高不下。

圖1 出現(xiàn)玻璃晶析的炬管（1A）和開裂的炬管（1B）

Glass Expansion推出的D-Torch陶瓷炬管，可適用于各大品牌的ICP-OES和ICP-MS。D-Torch陶瓷炬管從材料到設(shè)計(jì)都做了升級(jí)，完美解決了石英炬管的痛點(diǎn)，核心優(yōu)勢有三個(gè)：更耐用、性能好、還省錢。

圖2 D-Torch陶瓷炬管，可選配多種外管和中心管，完美適配您的應(yīng)用需求

優(yōu)勢 1：耐用性拉滿，壽命是石英炬管的5倍！

耐腐蝕：炬管的外管用了一種叫塞隆（sialon）的陶瓷材料，這是一種由氮化硅制成的陶瓷材料，這東西完全不怕堿金屬（如鋰、鈉）及鈣的“侵蝕"，也不怕氫氟酸這類強(qiáng)腐蝕性樣品。

用10%氯化鈉溶液（模擬高鹽樣品）連續(xù)測10小時(shí)，石英炬管的外管出現(xiàn)玻璃晶析，而D-Torch陶瓷炬管的外管還是完好無損。

導(dǎo)熱好：塞隆的熱導(dǎo)率高達(dá)28 W/（m·K）是石英的20倍（石英的熱導(dǎo)率1.4 W/（m·K），能確保熱量沿炬管軸向均勻傳導(dǎo)，因此陶瓷外管的溫度梯度更平緩，從而顯著降低炬管開裂的風(fēng)險(xiǎn)。官方數(shù)據(jù)說，面對(duì)高鹽、有機(jī)、氫氟酸這些“難纏"樣品，D-Torch陶瓷炬管的壽命至少是石英矩管的5倍。

優(yōu)勢 2：性能不打折，檢測限、穩(wěn)定性都在線

很多人擔(dān)心“耐用的同時(shí)，會(huì)不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？"——完全不會(huì)。D-Torch陶瓷炬管和石英炬管的結(jié)構(gòu)完全一樣，是可以通用的，只是把外管和中間管換成了陶瓷材質(zhì)。實(shí)測數(shù)據(jù)證明：

檢出限差不多：測鋁、銅、鎂這些常見元素，D-Torch陶瓷炬管的檢出限和石英炬管基本持平，關(guān)鍵指標(biāo)沒差別；

表1 儀器設(shè)置采用默認(rèn)參數(shù)、積分時(shí)間為10秒的情況下，比較石英炬管與D-Torch陶瓷炬管的檢出限（該實(shí)驗(yàn)使用的是Thermo iCAP 6000系列的ICP-OES）

備注：空白溶液進(jìn)行十次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。將這些重復(fù)實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差乘以三倍系數(shù)即可得出檢出限。

穩(wěn)定性更優(yōu)：3%氯化鈉中加了0.5 mg/L的目標(biāo)元素，連續(xù)測試5.5小時(shí)，D-Torch陶瓷炬管的信號(hào)波動(dòng)特別小，全程穩(wěn)定（見圖4）——對(duì)需要長時(shí)間批量分析的實(shí)驗(yàn)室來說，這意味著不用頻繁校準(zhǔn)，效率更高。

圖4 穩(wěn)定性測試曲線圖，采用D-Torch陶瓷炬管連續(xù)測試5.5小時(shí)加了0.5 mg/L的目標(biāo)元素的3%氯化鈉溶液的樣品

優(yōu)勢 3：能省不少錢，氬氣+耗材雙節(jié)約

除了壽命長，D-Torch陶瓷炬管還有兩個(gè)“省錢設(shè)計(jì)"：

①氬氣用量砍37.5%，一年省幾萬塊

石英炬管因?yàn)槿埸c(diǎn)較低，需要大量氬氣（最高20 L/min）做冷卻保護(hù)；而陶瓷熔點(diǎn)較高（超過2100°C），氬氣流量降到10 L/min也夠用，一年能省好幾萬！

為檢測D-Torch陶瓷炬管降低等離子體氣（冷卻氣）的性能，分別在2%氫氟酸和2%硝酸的溶液中比較了，等離子體氣流量為16L/min和10L/min時(shí)，儀器的檢出限。表2列出的檢出限結(jié)果顯示，差異微乎其微。

表2 采用D-Torch陶瓷炬管，等離子體氣流量為16L/min和10L/min兩種流速下測得的檢測限

②可拆卸設(shè)計(jì)，壞哪換哪

傳統(tǒng)石英炬管是一體式的炬管的，壞了只能整個(gè)扔；陶瓷D-Torch陶瓷炬管是全可拆卸的炬管——外管、中間管、中心管都能單獨(dú)換。比如外管壞了，只換外管就行，不用扔整個(gè)炬管，耗材成本又降了一截。而且中心管還能選材質(zhì)：測普通水樣用石英的，測氫氟酸用氧化鋁或藍(lán)寶石的。

對(duì)做ICP分析的小伙伴來說，D-Torch陶瓷炬管解決的是“既要又要還要"的需求：

• 既要「耐用」—— 耐高鹽、耐腐蝕，不用頻繁換炬管；

• 又要「好用」—— 檢測限、穩(wěn)定性不打折；

• 還要「省錢」—— 壽命長+省氬氣+可拆卸，長期下來能省不少費(fèi)用。