[發(fā)明專利]運(yùn)用可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)增強(qiáng)射頻輝光放電質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度的裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810301640.4
• 申請(qǐng)日: 2018-04-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108648981A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢榮;卓尚軍;李中權(quán);高捷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號(hào): H01J49/04
• 分類號(hào): H01J49/04;H01J49/06;H01J49/20
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;張力允

本發(fā)明的目的是提供一種運(yùn)用可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)增強(qiáng)射頻輝光放電質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度的裝置及方法，以更好地解決現(xiàn)有射頻輝光放電質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度較低的問(wèn)題。該裝置包括：具有進(jìn)樣桿且固定有樣品的進(jìn)樣裝置；和具有外殼與由通電螺線管和鐵芯組成的電磁鐵的可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)增強(qiáng)部，所述電磁鐵放置于外殼中，所述可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)增強(qiáng)部固定于所述進(jìn)樣裝置中的所述進(jìn)樣桿與所述樣品之間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)質(zhì)譜分析技術(shù)領(lǐng)域，具體而言本發(fā)明涉及射頻輝光放電質(zhì)譜儀分析材料領(lǐng)域，更具體而言，本發(fā)明涉及一種運(yùn)用可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)增強(qiáng)射頻輝光放電質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度的裝置及方法。

背景技術(shù)

輝光放電質(zhì)譜（GD-MS）法是一種固體樣品的直接分析方法，具有固體直接進(jìn)樣，靈敏度高，基體效應(yīng)小，一次性分析70多種元素等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高純導(dǎo)體材料的痕量元素分析。隨著對(duì)非導(dǎo)體材料元素分析要求的提高，射頻輝光放電質(zhì)譜逐漸引起人們的關(guān)注。在射頻模式下，帶電粒子在電場(chǎng)力作用下在電極之間做往返運(yùn)動(dòng)，以一個(gè)周期為例，在射頻源的負(fù)半周期中，大量正離子向樣品表面移動(dòng)，樣品積累大量正電荷，而在射頻源的正半周期，大量電子運(yùn)動(dòng)到樣品表面并將正電荷中和，從而實(shí)現(xiàn)非導(dǎo)體材料的持續(xù)放電。由于電子運(yùn)動(dòng)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正電離子，在樣品表面形成的負(fù)偏壓使得正電離子能夠連續(xù)轟擊樣品。然而在使用射頻輝光放電質(zhì)譜分析非導(dǎo)體材料時(shí)，由于非導(dǎo)體樣品的導(dǎo)熱性差，嚴(yán)重制約了射頻源功率的大小，進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)試信號(hào)偏低，影響測(cè)試效果。

在輝光放電中，發(fā)生在陰極暗區(qū)的陰極濺射和負(fù)輝區(qū)的彭寧電離是影響信號(hào)強(qiáng)度的兩個(gè)關(guān)鍵過(guò)程，提高濺射和離子化效率是改善測(cè)試效果的重要思路。對(duì)此，在很多射頻輝光放電儀器中，比如rf-GD-OES, rf-GD-AES, rf-GD-TOF-MS等，均有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道采用外加磁鐵的方式來(lái)增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度。外加磁場(chǎng)后，電子在洛侖茲力的作用下，被磁場(chǎng)束縛在樣品表面運(yùn)動(dòng)，提高了電離和濺射效率。外加磁場(chǎng)作用下，樣品中基體元素和雜質(zhì)元素的信號(hào)強(qiáng)度均得到一定程度的提高。然而磁鐵的材料、大小、磁感應(yīng)強(qiáng)度分布是固定的，在測(cè)試過(guò)程中不能對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，在信號(hào)強(qiáng)度的調(diào)控方面有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種運(yùn)用可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)增強(qiáng)射頻輝光放電質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度的裝置及方法，以更好地解決現(xiàn)有射頻輝光放電質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度較低的問(wèn)題。

本發(fā)明一方面提供一種運(yùn)用可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)增強(qiáng)射頻輝光放電質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度的裝置，

包括：

具有進(jìn)樣桿且固定有樣品的進(jìn)樣裝置；和

具有外殼與由通電螺線管和鐵芯組成的電磁鐵的可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)增強(qiáng)部，

所述電磁鐵放置于外殼中，

所述可調(diào)節(jié)磁場(chǎng)增強(qiáng)部固定于所述進(jìn)樣裝置中的所述進(jìn)樣桿與所述樣品之間。

用本發(fā)明的這種裝置分析金屬、半導(dǎo)體、非導(dǎo)體材料時(shí)無(wú)需借助導(dǎo)體材料，無(wú)需復(fù)雜的樣品前處理工作，避免污染，降低分析成本。放電時(shí)信號(hào)強(qiáng)度高，放電穩(wěn)定，可通過(guò)改變通電螺線管電流大小調(diào)節(jié)磁感應(yīng)強(qiáng)度，進(jìn)而調(diào)節(jié)信號(hào)強(qiáng)度，獲得理想的信噪比 (S/N)，縮短分析時(shí)間，提高分析效率。主要采用通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)改善射頻輝光放電質(zhì)譜儀對(duì)材料的分析性能，通過(guò)調(diào)節(jié)線圈電流大小來(lái)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度的實(shí)時(shí)調(diào)控。

優(yōu)選地，所述外殼材質(zhì)為金屬或合金。

優(yōu)選地，所述外殼為圓柱體、正方體或長(zhǎng)方體，

所述外殼的外徑小于或等于所述進(jìn)樣裝置的內(nèi)徑，高度小于所述進(jìn)樣裝置高度。

優(yōu)選地，所述電磁鐵的長(zhǎng)度小于所述外殼的內(nèi)徑，所述電磁鐵的直徑小于所述外殼的高度，線圈匝數(shù)n≥5。

較佳為，使用絕緣材料將所述電磁鐵固定于所述外殼中，

將所述通電螺線管的引線從所述外殼側(cè)面的兩個(gè)小孔穿出并接入電源。