[發明專利]一種激光原位剝蝕分析用的微容積氣溶膠樣品池

有效

• 申請號: 201210367411.5
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN102879331A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 侯振輝
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

技術領域

本發明屬于儀器分析技術領域，具體涉及一種激光原位剝蝕分析用的微容積氣溶膠樣品池。

背景技術

激光原位剝蝕分析在現代分析檢測中具有重要的地位，具有微區（微米級）、原位和實時（在線分析）的特點。樣品需要在樣品池內被高能量激光原位剝蝕，產生的氣溶膠被載氣（通常為氬氣或氦氣等惰性氣體）輸送至ICPMS或者MC-ICPMS等元素分析儀器，可以獲得樣品的微量元素含量或者同位素比值等信息。

目前使用的常規樣品池，一般為激光剝蝕系統儀器廠家設計，內部為圓柱形空間，進氣口和出氣孔水平通過樣品池中心，且二者在一條直線上，氣體進入樣品池后，大部分氣體迅速通過中心狹窄區域被輸送至出氣孔，并且在樣品池氣流通道的中央兩側形成渦流，流速變緩。實際使用中，樣品和標準物質被對稱分布在中心線兩側，以減少元素分餾和質量歧視效應的影響。因此池內這種氣流動力學特征不能夠使樣品氣溶膠被快速送出樣品池，使分析信號的靈敏度和精度受到影響。

激光剝蝕樣品時通常僅對樣品的表面（數十微米尺度）進行剝蝕，同時，現用常規樣品池為簡化設計，沒有采用底部加洗盲孔的設計，整個樣品均被放置于樣品池空間中，由于激光僅對樣品表面幾十微米厚度進行剝蝕，因此實際上樣品表面以下的大部分區域均為樣品池無效使用空間，因此樣品池現有設計上較大內部空間不僅增加了氣溶膠在池內的滯留時間，而且可能形成更多的池內湍流，使其不能被快速輸送出樣品池。

常規樣品池兩端進氣孔和出氣孔均為中間有孔金屬接頭。金屬接頭一端以螺紋固定在樣品池上，另外一端直接插入外部氣體管線。但氣體管線難以和金屬接頭脫離，在對樣品池進行日常拆卸和清洗維護、以及更換氣體管線的時候，操作上非常不便。

發明內容

本發明目的在于提供一種具有良好氣流動力學性能的激光剝蝕微容積氣溶膠樣品池，以解決現有技術中存在的問題。

本發明通過以下技術方案實現：一種激光原位剝蝕分析用的微容積氣溶膠樣品池，包括：

一樣品池腔，其內部采取紡錘形結構，頂部有兩個固定卡扣，和一個活動卡扣，以固定樣品池密封頂蓋；

兩底部盲孔，一英寸直徑，深一厘米，垂直分布于氣流通道的中央兩側；

一進氣孔，分布于樣品池右側，有螺紋孔，快插螺紋接頭可旋入樣品池該進氣孔固定；

一出氣孔，分布于樣品池左側，為無螺紋圓孔，帶軸套快插接頭一端插入后固定，另外一端可以和氣體管路直接連接；

一密封圈挖槽，位于樣品池上表面，該密封圈挖槽為圓形，密封圈埋于該密封圈挖槽內；

三個卡扣，一個為活動卡扣，兩個位于樣品池腔頂部，和活動卡扣一起固定樣品池蓋與樣品池腔連接；

樣品池的所述進氣孔采用和樣品池上表面垂直的進氣方式，使氣流進入樣品池后迅速均勻分布流向樣品池內部，最大程度減小了氣流前進方向的垂向流速梯度，同時結合樣品池紡錘形結構，氣流在樣品池內不會象常規樣品池那樣形成兩側對稱渦流，而保持良好的氣流動力學特性。

本發明的優點和積極效果為：

本發明的技術方案可以看出，樣品池內部采用紡錘形和底部加洗對稱盲孔的結構，以及進氣孔垂直樣品池表面的設計，減小了樣品池內部容積，并使氣體進入樣品池后保持良好的氣流動力學特性均勻高速的流過樣品池內部空間，高效的把樣品氣溶膠輸送出樣品池。同時進氣孔和出氣孔采用快插接頭，方便氣路管線的接駁和日常維護，并且擴展了氣體管路的適用范圍。

附圖說明

圖1為樣品池三維結構及三視圖，圖中：1-樣品池三維結構；2-樣品池進氣孔；3-樣品池出氣孔。

圖2為樣品池三維結構及三視圖，圖中：4-樣品池底部加洗盲孔；5-樣品池密封圈槽；6-固定樣品池蓋的卡扣；圖2（a）為X-樣品池X方向視圖；圖2（b）為Y-樣品池Y方向視圖；圖2（c）為Z（池內）-樣品池內部Z方向視圖；圖2（d）為Z（池外頂部）-樣品池頂部Z方向視圖。

圖3為樣品池快插螺紋接頭，圖中：7-進氣孔快插螺紋接頭。

圖4為樣品池快插接頭，圖中：8-出氣孔帶軸套快插接頭。

圖5為樣品池卡扣，圖中：9-活動卡扣。

圖6為本發明樣品池內中心高度處速度場（單位m/s）以及流線分布（Fluent流體力學軟件模擬）。

圖7為本發明樣品池垂直底面的中心橫斷面上速度場及流線分布（Fluent流體力學軟件模擬）。

圖8為原有常規樣品池池內中心高度處速度場（單位m/s）以及流線分布（Fluent流體力學軟件模擬）示意圖，圖中流線代表氣流運動的方向。