[實用新型]一種微波耦合等離子體激發光源

有效

• 申請號: 201820824376.8
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN209055461U
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 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

1.一種微波耦合等離子體激發光源，其特征在于，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；

所述微波耦合等離子體激發光源還包括阻抗匹配錐；所述阻抗匹配錐位于諧振腔出口端面上部，用于實現諧振腔的特性阻抗與自由空間阻抗近似匹配；所述阻抗匹配錐為中空結構，所述阻抗匹配錐底部與所述外導體的頂部端面接觸；所述諧振腔的特性阻抗為75歐姆，自由空間的特性阻抗為377歐姆；所述阻抗匹配錐的內徑從下到上逐漸增大，下部阻抗為75歐姆，然后逐漸增加，到錐體頂部達到168歐姆；

所述微波耦合等離子體激發光源還包括：屏蔽氣隔板和屏蔽氣入口；

所述屏蔽氣隔板位于所述微波天線上方；所述屏蔽氣隔板的一端與所述內導體連接，所述屏蔽氣隔板的另一端與所述外導體連接；

所述屏蔽氣入口設置在所述外導體上，且位于所述屏蔽氣隔板上方；

在所述外導體與所述內導體構成的中空腔室內，屏蔽氣通過所述屏蔽氣入口，以所述外導體內腔的切線方向或徑向通入；所述屏蔽氣為氧氣。

2.根據權利要求1所述的微波耦合等離子體激發光源，其特征在于，所述外導體與所述內導體構成的腔體深度為(2n+1)λ/4；其中n為0、1、2或3，λ為所述微波天線所使用的微波的波長。

3.根據權利要求1所述的微波耦合等離子體激發光源，其特征在于，所述微波天線的微波功率范圍為60～2000瓦；微波頻率為915MHz、2450MHz或5.8GHz；特性阻抗范圍為50～80歐姆。

4.根據權利要求1所述的微波耦合等離子體激發光源，其特征在于，所述內層炬氣體、所述中層炬氣體、所述外層炬氣體均為惰性氣體；所述內層炬氣體、所述中層炬氣體、所述外層炬氣體采用的惰性氣體的種類相同或不同。

5.根據權利要求1所述的微波耦合等離子體激發光源，其特征在于，所述微波耦合等離子體激發光源還包括：屏蔽氣扼流錐；

所述屏蔽氣扼流錐位于諧振腔出口端面內部，用于約束所述屏蔽氣；所述外導體的頂部端面與所述屏蔽氣扼流錐的外壁密封。

6.根據權利要求1所述的微波耦合等離子體激發光源，其特征在于，所述微波耦合等離子體激發光源還包括：冷卻環；

所述冷卻環套設在所述外導體的出口端，采用水冷或氣冷的方式冷卻所述外導體。