[發明專利]一種基于集磁器的ICP等離子源形成裝置及方法

有效

• 申請號: 201910759570.1
• 申請日: 2019-08-16
• 公開（公告）號: CN110519904B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 金星;賀瑩;夏偉
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46;H05H7/04;G01N21/73
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 萬文廣

本發明涉及一種基于集磁器的ICP等離子源形成裝置及方法。裝置包括：高頻感應線圈、石英矩管和集磁裝置；所述石英矩管包括三層進氣通道，分別通入冷卻氣、輔助氣、霧化氣+樣品氣溶膠；所述集磁裝置包括集磁器和石英空腔托槽；所述高頻感應線圈置于所述石英矩管端部；所述集磁裝置置于所述高頻感應線圈內孔處的石英空腔內；等離子源形成方法如下：向高頻感應線圈通入高頻電流，產生高頻電磁場；集磁裝置形成環形渦流，阻止磁力線穿透集磁器，磁場強度得到增強；本發明的有益效果是：在降低裝置成本的情況下，提高了磁場利用率及磁場強度，減少了系統消耗功率。

技術領域

本發明屬于ICP等離子體原子發射領域，尤其涉及一種基于集磁器的ICP等離子源形成裝置及方法。

背景技術

原子發射光譜分析法(AES)是光學分析中一種非常重要的分析方法，通過檢測試樣中的原子和離子在一定條件下由于光源激發而發射的特征光譜來研究試樣物質的化學組成和成分含量。

由于ICP光源具有激發能量高、炬焰穩定等優越性能，目前ICP已經成為了光譜分析中最常見的激發光源之一。傳統的ICP離子源是利用高頻電感耦合的方法對等離子體進行放電，石英管主體由三個同心石英管構成，分別以通入輔助氣、冷化氣和霧化氣。氣體近出口位置加環形電流點火，出口位置增設RF線圈進行等離子體加速，實現大量氣體的電離。為保證足夠的通氣量，管體的半徑一般在9mm以上。RF線圈位于管體外側，距石英管外管壁約1mm，其最大磁場位于磁體的軸心位置，即沿磁體軸向方向是氣體電離最充分的位置，該磁場值與磁體的孔徑密切相關。但是在實際工程應用中，為保證RF線圈的壽命，其可通最大交變電流固定，即最大軸心峰值磁場固定。這樣一來，管體的半徑大大限制了軸心峰值磁場，氣體電離的有效區域遠小于石英管內腔。

因此，為了提高ICP光源的性能，設計一種基于集磁器的ICP等離子源形成裝置及方法很有必要。

發明內容

為了實現上述目的，本發明提供的一種基于集磁器的ICP離子源形成裝置，

一種基于集磁器的ICP等離子源形成裝置，具體包括：高頻感應線圈、石英矩管和集磁裝置；所述石英矩管為圓柱形，所述高頻感應線圈設置于所述石英矩管的上端，且沿著側面環繞設置；所述石英矩管的設有所述高頻感應線圈的對應位置設有圓形石英空腔，所述石英空腔的形狀大小與所述集磁裝置相適應，所述集磁裝置設置于所述石英空腔內。

進一步地，所述石英矩管上設有進氣通道，所述進氣通道有三層，分別用于通入冷卻氣、輔助氣和霧化氣+樣品氣溶膠。

進一步地，所述集磁裝置包括集磁器和石英空腔托槽；所述石英空腔托槽的形狀大小與所述石英空腔的形狀大小相適應，所述集磁器安裝于所述石英空腔托槽內，所述石英空腔托槽安裝于所述石英空腔內，進而將所述集磁器固定安裝在所述石英矩管上。

進一步地，所述石英矩管還包括環形石英板；所述石英空腔托槽采用緊固螺釘均勻固定于環形石英板上，進而與所述石英矩管固定連接。

進一步地，所述集磁器呈圓柱體且沿著軸線方向貫通，其中間開有10°的絕緣空槽；所述集磁器的形狀大小與所述石英空腔托槽相適應；所述集磁器的材料為紫銅或其他高導電率材料。

一種基于集磁器的ICP等離子源形成方法，應用于一種基于集磁器的ICP等離子源形成裝置，具體步驟如下：向所述高頻感應線圈通入高頻電流；位于所述高頻感應線圈內孔處石英空腔內的集磁器產生電磁感應，形成高頻電場；集磁器阻礙高頻電場產生的渦流，磁場在中心處不斷加強，磁場被約束在所述石英矩管軸線附近；電子和離子受到高能磁場作用，產生中心加速；氣體產生環狀結構感應渦流，最終形成ICP離子源。

本發明的有益效果是：在降低裝置成本的情況下，提高了磁場利用率及磁場強度，減少了系統消耗功率。

附圖說明

下面將結合附圖及實例對本發明作進一步說明，附圖中：