[發明專利]含有氣體供應的等離子體光譜學系統

有效

• 申請號: 200680014982.3
• 申請日: 2006-03-31
• 公開（公告）號: CN101171891A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發明（設計）人: M·R·漢默
• 申請（專利權）人: 美國瓦里安澳大利亞有限公司
• 主分類號: H05H1/30
• 分類號: H05H1/30;G01N21/73
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 侯穎媖

技術領域

本發明涉及含有作為系統的一部分的用于維持等離子體的氣體供應的光譜學系統。該系統用于樣品的光譜化學元素分析。

背景

包括以下對本發明的背景的描述以解釋本發明的背景。這不應理解為承認在澳大利亞、出版的、已知的或公知常識的一部分中提及的任何材料作為由本申請確定的優先權日期。

所有基于光譜的元素分析器(利用X射線技術的除外)都需要氣體供應，例如，用于火焰原子吸收光譜學(FAAS)的乙炔和一氧化二氮或用于感應耦合等離子體(ICP)發射或質譜學的氬。對于微波誘導的等離子體光譜源，較佳的等離子體形成氣體是氮，如本申請人的國際申請第PCT/AU01/00805(WO02/04930A1)號的第9-10頁中公開的(已被授予美國專利第6,683,272B2號)。

向光譜學系統提供氣體供應一般花費較大，例如，每年的氣體供應費用與光譜學儀器的最初購買價格幾乎相等，并且如果需要將氣體供給遠距離的位置則甚至可能更高。該費用的重要的因素是供應的氣體通常需要高的純度。例如，商業上供應的氮一般指定為含有氧氣和氮氣總計的體積小于0.1％。

發明內容

本發明提供了一種光譜學系統，包括用于生成作為光譜源的微波誘導等離子體的噴槍，用于生成氮氣的供應的生成器，所述生成器連接到所述噴槍，用于提供維持等離子體的氮氣，其中所述生成器由大氣空氣生成氮氣。

用于光譜學的微波誘導等離子體源可借助作為等離子體維持氣體的、含有某些氧氣的氮氣令人滿意地工作，并且在某些條件下給出關于光譜學系統的提高的性能。這意味著可由位于光譜學儀器現場的氮氣生成器來提供氣體供應，對于該儀器輸入的氣體是大氣空氣(即，生成器位置處的空氣)。例如，可由利用氣體選擇性過濾膜或利用諸如碳分子篩之類的適當的吸附劑對氧的壓力擺動吸附的在光譜學儀器位置處從壓縮的大氣空氣形成富含氮氣的氣體供應。這一生成器可供應一般包含0.1％至5％體積的殘留氧氣和諸如氬、CO₂等少量或微量的稀有氣體的氮氣。根據本發明的微波誘導等離子體光譜學系統可借助這一氮氣供應令人滿意地工作。

因此，本發明允許使用在現場的氮氣生成器，由于不需要獲得瓶裝高純度氣體的供應所以大大節省了成本，也節省了瓶裝氣體供應到光譜學儀器的位置的運輸的費用。在偏遠的位置、進入困難的地點或基礎設施水平低下的國家，費用節省可非常大，使得具有能夠操作光譜學儀器和不能操作光譜學儀器之間的差別。

較佳地是用于本發明的所生成的氮氣包含約0.1％至約3.0％體積的氧氣。更佳的是氮氣包含約0.1％至約2.0％體積的氧氣。更佳的是氮氣包含約0.5％至約1.5％體積的氧氣。

認為根據本發明的光譜學系統的提高的靈敏度從氮氣中約0.1％體積的氧氣含量開始增加并在氮氣包含約1％至2％體積的氧氣時最大化，然后對于大于約2％體積的氧氣的濃度而減小。進行了進一步的實驗以確定關于氧氣含量的范圍。

較佳的是本發明的生成器通過從空氣供應中吸附氧氣來工作。

為了更好的理解本發明并示出怎樣執行本發明，將參考附圖說明僅作為非限制性例子的本發明的較佳的實施例。

附圖簡述

圖1示意性地示出根據本發明的一個實施例的光譜學系統。

圖2示意性地示出圖1的系統中使用的氮氣生成器。

詳細描述

進行了測試以確定微波誘導等離子體光譜化學系統對氮氣純度的靈敏度。這些測試測量了對于感興趣的元素的1mg/L的溶液在1秒中接收的A/D計數中的信號電平。代表性的結果在以下的表格中示出。對于兩組數據不同地優化了光譜學儀器，但在每一組結果中配置是不變的。