[發明專利]一種微波耦合等離子體激發光源

在審

• 申請號: 201810542204.6
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108398414A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 宋大千;曹彥波
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王戈

本發明公開了一種微波耦合等離子體激發光源，通過外導體、微波天線、內導體、中管、內管、中心管、標樣入口、內層炬氣體入口、中層炬氣體入口以及外層炬氣體入口的設置分別產生內層等離子體、中層等離子體與外層等離子體；內、中、外三層等離子體共同形成三層復合的、由微波耦合產生的三重復合層流微波耦合等離子體，因此提高了激發能力；并且由于激發光源為等離子體，只要微波源的輸出功率穩定，并且腔室流出的氣流也處于層流穩定狀態，就能夠從根本上實現等離子體炬焰本身的穩定；在此基礎上，本發明提供的微波耦合等離子體激發光源結構簡單、使用方便，在保證激發光源激發能力和穩定性的情況下大大降低了成本。

技術領域

本發明涉及原子光譜分析儀器技術領域，特別是涉及一種微波耦合等離子體激發光源。

背景技術

原子熒光光譜儀是中國市場上用量很大的光譜分析儀器，也是中國具有自主知識產權的一類分析儀器。在現有的原子熒光光譜儀中，理想的激發光源要求具有很高的輻射強度和穩定度，但是目前在儀器上大量采用的空心陰極燈激發光源，存在輻射強度不足、漂移嚴重，需要儀器定時校正工作曲線的問題，影響儀器的測量性能。為了解決這個難題，技術上曾經有采用電感耦合等離子體(Inductively coupledplasma，簡稱ICP)作為原子熒光光譜儀激發光源的方案。與空心陰極燈相比，采用ICP炬的優點是，輻射強度高、穩定性好、譜線窄且沒有自吸現象。更為重要的是更換激發譜線特別方便，只需更換引入ICP炬焰內部的待測物標準溶液的種類，將被測元素的標準溶液霧化，引入ICP炬焰中，就可以獲得高強度的、穩定的銳線激發光源。但是，采用ICP炬焰作為原子熒光光譜儀的激發光源時，存在的最大問題是成本太高，運轉費用也太高，難以成為可以推廣應用的商品化儀器。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于原子熒光光譜儀的微波耦合等離子體激發光源，以在保證激發光源輻射強度和穩定性的情況下降低成本。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種微波耦合等離子體激發光源，包括：外導體、微波天線、內導體、中管、內管、中心管、標樣入口、內層炬氣體入口、中層炬氣體入口以及外層炬氣體入口；

所述外導體、所述內導體、所述中管、所述內管以及所述中心管均為中空結構；所述內導體設置在所述外導體內部；所述中管設置在所述內導體內部；所述內管設置在所述中管內部；所述中心管設置在所述內管內部；所述中心管、所述內管、所述中管、所述內導體和所述外導體為同軸嵌套結構；所述中心管、所述內管、所述中管、所述內導體與所述外導體形成完整的微波耦合等離子體激發光源諧振腔；所述中心管、所述內管、所述中管和所述內導體四者在諧振腔出口端面齊平；所述微波天線設置在所述內導體中部，與所述內導體電氣連接，微波能量以電磁耦合方式進入諧振腔腔體內部；

所述內層炬氣體入口位于所述內管的下部靠近末端的位置，在所述內管與所述中心管構成的內層中空腔室，內層炬氣體通過所述內層炬氣體入口以徑向進氣方式通入，并以層流狀態從諧振腔的出口端面流出，在出口端面微波電場作用下，形成內層等離子體；

所述中層炬氣體入口位于所述中管的下部靠近末端的位置，在所述中管與所述內管構成的中層中空腔室，中層炬氣體通過所述中層炬氣體入口以徑向進氣方式通入，并以層流狀態從諧振腔的出口端面流出，在出口端面微波電場作用下，形成中層等離子體；

所述外層炬氣體入口位于所述內導體的下部靠近末端的位置，在所述內導體與所述中管構成的外層中空腔室，外層炬氣體通過所述外層炬氣體入口以徑向進氣方式通入，并以層流狀態從諧振腔的出口端面流出，在出口端面微波電場作用下，形成外層等離子體；

所述內層等離子體、所述中層等離子體與所述外層等離子體共同形成三重復合層流微波耦合等離子體；

所述標樣入口位于所述中心管的末端；待測標準樣品蒸汽經所述標樣入口導入所述中心管內，生成銳線激發光源，用來激發原子化器中待測物的熒光。