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公众号：zyzhan
引言
Avio® 3000作为珀金埃尔默ICP-OES产品线的最新成员，重新定义了真正的全谱直读型ICP-OES技术，在保持运营成本可控的同时，每天每次运行都能提供高速分析与准确可靠的数据。
这得益于新一代技术的全面应用：
等离子体系统
光学系统
检测器
三大核心子系统均经过重新设计，以卓越性能实现高效运行。本技术说明重点介绍等离子体技术的最新创新原理。关于Avio 3000 ICP-OES其他主要组件的详细信息，可参阅相关文献1,2。
核心优势
• 风冷设计，无需冷却装置
• 长寿命，无需更换
• 产生稳定耐用的等离子体
• 运行功率远低于设计容量
• 创新电子技术与无冷却装置设计降低能耗
• 减少氩气消耗
在ICP-OES分析中，等离子体的稳定性与耐用性至关重要。传统方法通过氩气流经螺旋铜质射频感应线圈内的同心石英管(ICP炬管)产生等离子体。形成的氩等离子体温度可达10,000K，能够实现样品中化合物的完全原子化。
等离子体技术的重大突破始于珀金埃尔默Optima™ 8300 ICP-OES采用的FlatPlate™等离子体技术，该技术以两块免维护铝板取代铜质感应线圈，无需冷却，降低了维护与耗材成本。
Avio 3000 ICP-OES进一步引入专利HeliPlate™等离子体技术，作为第二代平板技术，在传统螺旋感应线圈设计基础上实现了更多优势。
提升效率与可靠性
HeliPlate等离子体技术保持免维护特性，并与创新的风冷电子振荡电路协同工作。这意味着Avio 3000无需冷却装置或循环水浴即可运行，从而在减少成本、维护、发热量、噪音、重量和碳足迹的同时，占用更少的实验室空间(如图1所示)。
HeliPlate技术即使在最高射频功率下，振荡器仍远低于其设计容量运行，延长了振荡器寿命与可靠性。相比传统螺旋线圈系统，该技术降低了电能消耗与氩气流量，减少了氩气用量。无需冷却装置带来的能耗降低、空调需求减少以及氩气消耗下降，共同降低了实验室成本与环境影响。
图1.Avio 3000 ICP-OES中的HeliPlate等离子体技术示意图
表1.Avio 3000 ICP-OES为实验室带来的优势
HeliPlate技术通过独特的几何结构设计(图1)实现更高的等离子体稳定性与耐用性：两块特殊形状的铝板产生独特形态的等离子体，在兼容所有进样系统与流量的同时，相比传统等离子体降低了氩气消耗。
稳定等离子体应对各类基质
HeliPlate技术在不同基质切换时表现出优异的功率稳定性。在连续交替进样高酸、高盐、空气和水等多种复杂基质24小时的过程中，设定功率偏差始终保持在1%以内(图2)。尽管空气和水属于简单基质，但它们对等离子体的影响与高酸、高盐基质截然不同。在进样高酸或高盐后切换至空气或水时，等离子体功率变化小于1%，表明振荡器在不同基质下具有高度一致性。等离子体功率的稳定性确保了原子化、电离和激发过程不受基质影响，从而提升分析稳定性。
图2.24小时内交替进样高酸、高盐、水、空气时的等离子体功率反馈变化(点击查看大图)
为验证高盐基质下的等离子体稳定性，在默认等离子体功率下对15% NaCl盐水进行了8小时连续分析(表2)。待测元素波动幅度小于±10%，表明等离子体在1100W功率下具有显著稳定性。
表2.图3中15% NaCl稳定性测试的等离子体条件
图3.15% NaCl溶液中8小时稳定性测试结果(点击查看大图)
挥发性溶剂耐受性
HeliPlate技术在分析挥发性有机溶剂时同样表现出强大的等离子体耐受性。随着溶剂沸点降低，雾化室中溶剂蒸发会增加等离子体的蒸汽负载。这些额外气体进入等离子体可能使其偏离射频场范围导致熄灭。然而，HeliPlate技术产生的稳定等离子体即使面对高挥发性溶剂仍能保持点燃。图4展示了在未使用冷却雾化室的情况下，以1mL/min速率进样二氯甲烷(沸点40℃)时的等离子体状态。
图4.以1mL/min速率进样二氯甲烷时的等离子体状态(未使用冷却雾化室)
另一种验证等离子体耐受性的方法是通过进样不同基质并监测功率变化。极端案例如交替向等离子体引入甲醇、空气和水。如图5所示，在25小时内交替进样甲醇、空气、水和空气的过程中，等离子体功率变化始终小于1%。尽管进样基质差异极大，这种低功率波动充分体现了HeliPlate等离子体技术的稳定性。
图5.24小时内交替进样甲醇、空气、水时的等离子体功率反馈变化
免维护等离子体系统
传统螺旋感应线圈由铜制成，易氧化磨损并需定期更换。而创新的HeliPlate技术采用高品质铝材制造，其散热面积大于螺旋线圈，无需冷却。即使在最大功率下长时间运行，HeliPlate组件仍保持如新，无老化迹象。无需冷却且无性能衰减的设计减少了停机时间与维护成本。
无接触点火技术
Avio 3000 ICP-OES配备非接触式点火系统。传统点火器可能因意外偏移导致点火失败，需耗时排查问题。无接触系统彻底避免了此类故障，实现高于99%的点火成功率，且无需在炬管玻璃上开孔(其他炬管设计的常见做法)，杜绝了空气卷入冷却等离子体的可能性，从而减少样品基质对等离子体的影响。
结论
创新的HeliPlate等离子体技术，在成熟的FlatPlate振荡器设计基础上进一步升级，不仅无需配备冷却装置，更在提升等离子体稳定性的同时，实现了更低的噪音、成本、维护需求、环境影响与实验室空间占用，并延续了氩气消耗量低、免维护、无需冷却等固有优势。
参考文献
"The Avio 3000 ICP-OES Optical System: Measuring Low Concentrations with Higher Confidence", PerkinElmer Technical Note, 2026.
"The Avio 3000 ICP-OES Detector: Boosting Speed and Precision with Next-Generation Technology", PerkinElmer Technical Note, 2026.
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