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金属元素的实时、在线、高灵敏快速检测在许多领域都十分重要的研究课题。传统的分析方法如原子吸收光谱(AAS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱(ICP/MS)等是检测这些金属元素的最有效方法。然而,由于这些方法所使用的仪器设备体积较大、价格昂贵、操作复杂、耗能较高、气体消耗量大,使得它们只局限于实验室中使用,因而不能用于野外现场分析和水体的连续在线检测。近年来兴起的电解液大气压阴极辉光放电原子发射光谱(ELCAD-AES)技术为开发低成本、微型化的金属元素在线检测仪器提供了新思路。与其他技术相比,ELCAD-AES无需再使用易燃及昂贵的气体,无需真空环境及雾化器等进样部分,功率低于100 W,而且具有装置小型便携、操作简单、成本低廉的优点。然而,最初设计的ELCAD装置体积大,样品消耗多,产生的等离子体稳定性差,测量的检出限高。为了解决这些问题,在过去的20多年里,研究人员对ELCAD的放电装置进行了大量的改进,其中最具代表性的有溶液阴极辉光放电技术、直流大气压辉光放电技术、液体进样-大气压辉光放电技术、交流电解液大气压放电技术等。本文基于ELCAD的特点,通过改进放电装置,建立了一种新的液相阴极辉光放电-原子发射光谱(LCGD-AES),并将其用于一些金属元素的测定,具体研究内容如下:(1)利用液体阴极辉光放电(LCGD)作为原子发射光谱(AES)的微等离子体激发源,同时检测了水溶液中的痕量铜、钴和镍。为了评估分析性能,研究了放电电压、支持电解质、溶液pH值和溶液流速等参数对信号强度的影响规律。结果表明,最优的测试条件为:放电电压640 V,pH = 1的HN03为支持电解质,流速为4.5 mL/min。在此条件下,LCGD的功率低于55 W,放电非常稳定;Cu、Co和Ni的标准曲线的线性相关系数(R2)分别为0.9977、0.9991和0.9977,相对标准偏差RSD(n=10)Cu为 1.4%、Co为3.2%、Ni为0.8%,Cu、Co和Ni的检出限分别为0.380、0.080和0.740 mg/L,与ELCAD-AES有很好的一致性。和ICP-AES相比,LCGD-AES技术具有体积小、能耗低、成本低、不需要惰性气体等优点,可作为便携式仪器用于现场实时监测溶液中的多种金属元素。(2)利用液体阴极辉光放电(LCGD)作为原子发射光谱(AES)的激发源,检测经过前处理的葡萄糖钙锌口服液和血液样品中的钙和锌。计算了 LCGD在不同放电电压下的电子温度(Tc)和电子密度(Nc),详细研究了影响LCGD的放电稳定性和光谱信号强度的因素,此外通过ICP-AES将LCGD-AES对实际样品的测量结果进行了验证。结果表明,最佳分析条件为pH = 1的HN03作为支持电解质,溶液流速4.5 mL/min,LCGD-AES的功耗为43.5-66.0 W。在放电电压为620-680 V,R2 和 RSD 分别为 0.9942-0.9995 和 0.49%-2.43%,Zn 和 Ca 的检出限(LOD)分别为 0.014-0.033 mg/L 和 0.011-0.097 mg/L,LCGD 测试结果与 ICP 基本一致,两种方法基本无显著性差异,说明LCGD-AES可以作为一种新的检测方法用于生物和医学样品中金属元素的在线监测。(3)液体阴极辉光放电(LCGD)作为低功率和便携式原子发射光谱(AES)激发源,用于直接分析河流和湖泊水样中的金属元素。采用LIFBASE光谱仿真软件得到不同放电电压下OH的转动温度并应用Stark加宽计算了电子密度。系统研究了放电稳定性以及放电电压、溶液流速、支持电解质和溶液pH对发射强度的影响,并将LCGD与其他ELCAD的分析性能进行比较。同时,用离子色谱法(IC)对LCGD的测试结果进行验证评估。结果表明,在660 V放电电压,pH =1 HN03作为支持电解质和4.0 mL/min溶液流速下,高浓度的某些金属可能会干扰K,Na,Ca和Mg的检测,低分子量有机化合物在发射强度方面无显著提高,加入0.5%十六烷基三甲基氯化铵后,各元素的发射强度明显增加。LCGD的功率低于 52 W,K、Na、Ca、Mg 的检出限分别为 0.195、0.017、0.012、0.013 mg/L。该方法的测量结果与离子色谱的测试结果基本一致,表明LCGD-AES可以替代小型分析仪器用来直接检测水样中的金属元素。