炬管是ICP-OES等离子体光谱仪的“心脏”，等离子体则是仪器的激发光源。样品气溶胶正是在炬管上方的等离子体焰炬中被原子化、激发并发射特征光谱的。炬管的结构设计与等离子体的形成过程，直接决定仪器的灵敏度、稳定性和基体耐受能力。理解这两点，是正确使用和维护ICP-OES等离子体光谱仪的基础，本文就此展开介绍。

一、炬管结构与材质

ICP-OES等离子体光谱仪的炬管通常由高纯度石英制成，采用三管同心结构：最外层为外管，中间为中管，最内层为内管。石英材质耐高温、化学惰性好，且透光性优良，便于光学系统接收等离子体的发射光。三根管子底部密封于炬管座中，顶部逐渐收拢形成喷口。外管直径一般在18～20毫米，内管直径约1.5～2.5毫米，具体尺寸随仪器型号而异。三管各自承担独立气路：外管通冷却气，中管通辅助气，内管通载气，互不干扰，共同维持等离子体稳定燃烧。

图1 炬管三管同心结构与气路示意

二、等离子体的形成

等离子体的形成依赖射频发生器、感应线圈与氩气三者的配合。射频发生器输出27.12MHz或40.68MHz的高频电流，流过炬管外部的感应线圈，在线圈周围产生交变高频电磁场。点火时，高压火花先在炬管口提供少量种子电子，电子在高频电磁场中被加速，与氩气原子碰撞使其电离，电离产生的新电子继续电离更多氩原子，形成雪崩式电离，瞬间在炬管口建立稳定的等离子体焰炬。由于趋肤效应，高频电流集中在等离子体外层流动，使焰炬呈环状结构，中心形成一条温度相对较低的通道，样品气溶胶恰好从该通道穿过，停留时间更长，激发效率更高。

图2 等离子体形成过程与中心通道示意

三、三路气体的作用

冷却气从外管沿切线方向进入，以涡流方式冷却石英管壁，防止炬管烧熔，同时把等离子体向中心压缩聚焦，用量一般为10～20升/分。辅助气从中管通入，起抬升等离子体、调节观测高度的作用，也能保护炬管顶端，用量约0～1.5升/分。载气从内管进入，将雾化器产生的样品气溶胶送入中心通道，用量约0.5～1升/分。三路气体流量相互配合，直接关系等离子体的形态、温度与样品激发效率。

图3 炬管与等离子体源组件示意

炬管长期处于高温、高盐与高腐蚀环境中，易出现积盐、积碳甚至石英老化，需定期检查、清洗并适时更换。有关炬管的维护保养与故障处理，将在后续专题中展开。