Das Kernprinzip des ICP-Spektrometers besteht darin, das Hochtemperatur-Plasma zu verwenden, um die Atome in der Probe in einen hohen Energiezustand zu stimulieren und dann durch die Erkennung des charakteristischen Spektrums, der beim Atomspring freigegeben wird, die Art und den Gehalt der Gegenstuhlelemente. Der gesamte Prozess kann in vier Schlüsselstufe unterteilt werden: Probeinleitung, Plasma-Anregung, Spektralprüfung und Datenverarbeitung.

Zunächst die Einführung der Probe. Unabhängig davon, ob es sich um eine flüssige, feste oder gasförmige Probe handelt, muss diese vorbehandelt in eine vom Gerät absorbierbare Form umgewandelt werden. Flüssige Proben werden in der Regel direkt über den Zerstäuber in Aerosol verwandelt, während feste Proben aufgelöst werden müssen, um in eine Lösung umzuwandeln, und die Gasproben können direkt zugelassen werden. Diese vorbehandelten Proben werden für die anschließende Anregung vorbereitet, wenn das Trägergas (meist Argon) in den Plasmabrenner eingeführt wird.

Als nächstes ist der wichtigste Plasma-Anregungsprozess. Das Plasma im ICP-Spektrometer wird unter der Wirkung eines hochfrequenten elektromagnetischen Feldes erzeugt. Wenn die Hochfrequenz-Stromversorgung angeschlossen ist, wird das Argon im Brennerrohr ionisiert und bildet ein Plasmabrenner mit einer Temperatur von bis zu 6.000 bis 10.000 K – eine Temperatur, die weit über die Magmatemperatur beim Vulkanausbruch hinausgeht und ausreicht, um die chemischen Bindungen der Moleküle in der Probe zu brechen und sie in einzelne Atome aufzubauen. Unter dem „Backen“ eines hohen Temperaturplasmas absorbieren diese Atome Energie und die äußeren Elektronen springen von einer niedrigen Energieebene auf eine hohe Energieebene. Die Elektronen auf der hohen Energieebene sind instabil und kehren schnell auf die niedrige Energieebene zurück, während sie Licht mit bestimmten Wellenlängen freisetzen, was das charakteristische Spektrum des Elements ist. Die Atomstruktur verschiedener Elemente ist unterschiedlich und die freigegebenen Spektralwellenlängen variieren, genauso wie jeder einzelne einen einzigartigen Fingerabdruck hat, was eine Schlüsselbasis für die Elementerkennung bietet.

Diese charakteristischen Spektren werden anschließend in das Detektionssystem des Spektrometers importiert. Das Raster im Detektionssystem spaltet das zusammengesetzte Licht in einfarbiges Licht auf und verwandelt das optische Signal in ein elektrisches Signal. Schließlich analysiert die Computersoftware das elektrische Signal, bestimmt die Elementart anhand der Wellenlänge des charakteristischen Spektrums, berechnet den Elementgehalt anhand der Spektralstärke und erstellt einen intuitiven Analysebericht.

Von der Probenvorbearbeitung bis zur Datenausgabe ermöglicht das ICP-Spektrometer eine präzise „Perspektive“ der Elementzusammensetzung mit der starken Energie des Hochtemperaturplasmas. Heute wird es in vielen Bereichen wie der geologischen Erforschung, der medizinischen Forschung und Entwicklung, der industriellen Qualitätskontrolle und anderen weit verbreitet, um eine starke technische Unterstützung für wissenschaftliche Forschung und Produktionspraxis zu bieten und die menschliche Erkundung der materiellen Welt zu fördern.