更新时间：2022-01-09 09:05
等离子体光谱是指从等离子体内部发出的从红外到真空紫外波段的电磁辐射谱。
它携带了大量有关等离子体复杂的原子过程的信息。利用光谱学的原理和实验技术，并借助于等离子体的理论模型，测量分析等离子体光谱，对于等离子体的研究是有重要意义的。
等离子体光谱主要是线状谱和连续谱。线状谱是等离子体中的中性原子、离子等由其高能级的激发态跃迁到较低能级时所产生的，单个粒子发射的谱线强度主要决定于:①原子或离子的外层电子处于上能级的几率,②这种电子从上能级跃迁到下能级的跃迁几率，③光子在逸出等离子体之前被再吸收的几率。但谱线的总强度与电子和离子的密度和温度有关，每条谱线有它自己的强度分布规律,因此从谱线强度的测量,结合理论模型和上述光谱中的原子数据，可以得到电子、离子的密度、温度等信息。根据多普勒效应，从谱线波长的移动可确定等离子体的宏观运动速度。连续谱是电子在其他粒子的势场中被加速或减速而产生的。从连续光谱强度的测量，也可得到电子密度、温度等数据。
随着等离子体温度的升高，如到达10度以上,原子的外层电子逐渐被剥落，形成各种离子态的离子,如CⅣ、CⅤ、OⅥ、NⅤ、FeⅪⅩ、TiⅪⅩ（Ⅰ为中性原子，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、…为失去 1、2、3、…个外层电子的离子）等。这些高次电离的离子，其线状谱大都处在远紫外波段。连续谱的情形，也是随着温度的升高，其发射强度的极大值往短波方向移动。对于高温等离子体，如聚变高温等离子体，其工作物质是氢及其同位素氘和氚，但不可避免地会含有一些杂质，如C、O、Fe、Ti、Mo、W等元素，温度已达10度以上，这些杂质离子的光谱大部分是在真空紫外及 X射线波段。分析这些较重杂质的高次电离谱线的出现时间和位置，比较它们的强度，对这样高的温度的等离子体的参量测量、输运过程和等离子体的辐射损失等的研究都是很重要的。尤其是对类氢、类氦离子的谱线强度的分析，更为有用，因为对于这些离子的原子数据较为完全。
等离子体光谱的另一个重要方面，是谱线的形状或轮廓。光谱线并不是“线”，而是有一定宽度的轮廓。在等离子体光谱中，谱线增宽的机制较复杂，其中有两个因素比较重要，就是多普勒效应和斯塔克效应。等离子体中的各种粒子处于无规热运动状态，它们相对于观察者具有各种方向和大小的速度，就会产生多普勒频移，因此，所发射的光谱线不再是“线”，而是按波长的某种分布，即谱线“变宽”了，这就是多普勒增宽。多普勒增宽同离子速度分布有关，如这种离子的速度呈麦克斯韦分布，则与其离子温度有关。用多普勒增宽测量高温等离子体中的离子温度是一种常用的方法，离子温度可用下式计算： ，
式中k为玻耳兹曼常数，Ti为离子温度，A为所测原子或离子的原子量，墹λ为谱线轮廓在半高度处的宽度。计算时要扣除其他因素引起的增宽。
另一个重要效应是斯塔克效应。等离子体中的每个发光粒子都处于其他粒子所带电荷产生的电场中，由于电场的作用,这个粒子所发射的光谱发生分裂,这就是斯塔克效应。分裂情况同等离子体中的粒子密度有关。带电粒子产生的微观电场是复杂的，引起各式各样的斯塔克分裂，叠加的结果，使光谱线变宽，形成斯塔克增宽。在温度较低(几个电子伏)、密度较高（大于10τm ）的等离子体中，常用斯塔克增宽来测量电子密度。 的斯塔克增宽理论较为完整，理论指出这类斯塔克增宽谱线轮廓的半高全宽度与成正比，Ne为等离子体的电子密度。
聚变装置的高温等离子体往往处于强磁场中，会引起光谱线分裂，这就是光谱学中熟知的塞曼效应。在一些大型聚变装置中，磁场强度为几个特斯拉(T),分裂正比于磁场强度B和波长λ的二次方的乘积，如λ=5000┱，B=1T时,则塞曼分裂=0.117┱。根据谱线塞曼分裂的大小可推算等离子体中的磁场强度。
如上所述，测量等离子体的辐射，如谱线强度、谱线轮廓以及谱线的分裂、位移等后，就可以得到等离子体的一些参量，如等离子体成分、温度、密度等。这方面的工作构成等离子体光谱诊断学，是等离子体诊断学的一个重要组成部分。
光学系统：全新竖式光室设计，全封闭驱气型，采用精密温控恒温系统，高能量中阶梯光栅石英棱镜交叉色散内光路，波长和级次二维色散，所有光学元件均使用全反射球面镜，保证高光通量和低图象失真。
光栅： 采用超高分辨干涉刻制技术，52.91条/mm，63.5闪耀角
棱镜： 交叉色散，采用双通过设计确保成像质量，9.5角，超纯紫外熔融石英
波长覆盖： 166-847nm全波长覆盖，Al 167.120nm测试可获得更高紫外灵敏度，对于K 766.490nm和Na 818.326nm长波同样性能优异
焦距： 383nm，紧凑型光室
0.007nm在200nm处的光学分辨率，采用大衍射角高的光谱级次，在短焦距下可获得高分辨率
光路： 驱气型光室，可以是氩气或者氮气，驱气量0-2L/分钟，典型1L/分钟即可获得优异的紫外性能，特别对于As和P的测定。外光路设计，对于垂直炬可选择观测高度，对于双向炬可选择观测方式
波长校准： 采用C、N和Ar线自动波长校准程序，确保长期波长稳定性
光室恒温： 38±0.1℃精密光室恒温，恒温速度小于20分钟
新一代RACID86电荷注入式检测器（CID）是高性能的固体成像系统。热电的CID是能够传输高反差/低噪音图象的加强型电荷传输器件，它可以对分析范围内的所有波长进行定性定量，而决无电荷溢出（Blooming）现象。
检测器模式： 随机读取积分（RAI）
经选择的分析波长以最佳信噪比的方式同时积分，这样光所产生的电荷量可以保持在CID的线性范围内。它是利用了CID所独有的非破坏性读取(NDRO) 功能而获得的。NDRO 允许观测任意曝光点的任何像数单元上的信号。在这种方式下，像数与像数之间的读出频率随着发射强度的实时观测而各不相同，因而得到最宽的动态范围线性。
阵列尺寸： 291,600个独立寻址检测单元，540×540阵列连续覆盖所有可用波长
像数尺寸： 27×27um
量子化效率： 200nm紫外区可达65%以上
石英窗： 前置成角度封闭式石英窗，提高CID可靠性并降低杂散光
检测器冷却： 高效三级半导体制冷，制冷温度-45℃，冷却时间小于3分钟，气体和冷却水安全连锁
等离子体观测：
垂直观测： 等离子体使用高效氟化镁涂层镜子以垂直模式直接观测。入射光经封闭驱气的外光路，防腐蚀并可获得最佳的紫外区光谱性能。观测高度可以由软件自动最佳化，也可由操作者进行选择。
双向观测： 等离子体可以水平观察以适应于最低检出限的应用要求，通过附加的垂直观测方式减少基体效应。两种观察方式可以由计算机全自动控制。观察方式的选择可以是全垂直、全水平或根据谱线灵活选择。
自动准直水平观测中心通道。
独特的SiN锥接口技术有效去除尾焰，并且保持良好的紫外性能。
等离子体源：固态RF发生器
频率： 27.12MHz
操作模式： 全自动软件控制点火与操作，直接耦合变频阻抗控制自动调谐。功率稳定性优于0.1%
功率输出： 750-1700W(确认值1500)，计算机控制连续可调
输出效率： 大于78%，适用于包括甲醇等有机样品在内的各种样品分析
进样系统：
雾化器： 玻璃同心圆雾化器
SeaSpray高盐雾化器、V型槽雾化器、耐HF酸雾化器和超声雾化器可选配
雾化室： 玻璃漩流雾化室，配置垂直和水平不同的连接管
蠕动泵： 高精度12滚轮3通道蠕动泵，0-125转/分钟连续可调。当等离子体熄火时处于Standby状态防止泵管损坏。
： 配置1.5mm垂直或2.0mm水平中心管的可拆卸式石英炬管。可选配1.0，1.5，2.0mm石英中心管和2.0mm耐HF酸刚玉中心管。预准直卡式炬管设计，方便快速更换，无需拆卸冷却气和辅助气气管。
气体控制：雾化器气体，冷却气和辅助气三路独立气体控制
雾化器气体： 采用MFC质子流量计控制，连续可调。
冷却气： 12L/分钟
辅助气： 0，0.5，1.0，1.5L/分钟可调
操作系统：Microsoft WindowsTM 2000或XP
iTEVA软件：iCAP6000系列的iTEVA操作软件提供对仪器所有功能全控制，包括等离子体点火，气体流量，观测方式和安全连锁的监控。
日常分析软件： 在任何像数位置或指定的子阵列区域中进行定量分析
自动或手动实时背景校正点选择
缺省的系统参数设置和全过程程序的执行
对于垂直观测，用户可选等离子体观测区域或全自动最佳化
分析过程中子阵列数据采集，用于条件优化后的数据后处理
多重光谱图叠加显示方式，简化方法的开发
全谱“指纹”摄谱研究模式：
拍摄整个发射光谱或部分谱图，以彩色或灰度显示发射强度，2D线性或对数（强度与波长）显示
全谱线或峰值识别，全互动式谱线库，评价潜在的谱线干扰，进行元素定性分析
同一材料的全谱图比对和基体或空白的减扣模式
自动进样器模式：全兼容自动进样器使得无人操作和关机。基于HTML样品文件，灵活控制定制样品放置位置。
质量控制检查： 针对于QC表，自动检查QC样确保整个测试过程的重复性和准确度
校正模式： 多点校正曲线，每条校正曲线的标准点不受无限制
可选拟合类型：线性，曲线, 全拟合，
报告软件： 标准报告格式，用户可根据样品名称、方法名称、日期、时间、元素、浓度、强度、平均值、标准偏差、相对标准偏差等来过滤报告输出。使用第三方软件定制报告生成，兼容SQL服务器，DDE-格式数据库等无限制数据库功能
可选格式：分析数据可以复制到商用用户数据管理器，如电子表格，Word文字处理，图形程序等。
兼容附件：iCAP 6300可以兼容包括标准进样系统、有机和挥发性有机进样系统、高盐进样系统和耐HF酸进样系统在内的所有进样附件包。另外兼容：
自动进样器： Cetac ASX260、ASX520、EXR-8智能化自动进样器
超声雾化器： Cetac U5000AT+，对于水样的灵敏度可提高10-15倍
氢化物发生器：在线-氢化物组件分样品、硼氢化钠和废液独立通道，可 使As、Sb、Bi、Hg、Sn和Te的灵敏度提高8-10倍