質(zhì)譜儀及其離子化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光譜儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種質(zhì)譜儀及其離子化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]原子光譜法一直是人們進(jìn)行元素成份分析的最主要手段。特別是具有優(yōu)良原子化和激發(fā)性能的ICP光源(功率在500瓦到5000瓦之間)出現(xiàn)之后。ICP光譜法成為發(fā)射光譜分析的主導(dǎo)方法。對(duì)于超痕量分析，ICP質(zhì)譜法占有明顯的優(yōu)勢(shì)。
[0003]另外一種與ICP同時(shí)發(fā)展起來(lái)的微波等離子體(MWP)光源也得到了較為廣泛的應(yīng)用。但該種方法所使用的微波能量較弱。在進(jìn)樣的時(shí)候，樣品一般是通過(guò)霧化器形成氣溶膠送進(jìn)微波等離子體源中，這種進(jìn)樣方式與火焰原子吸收的進(jìn)樣方式是非常相似的。所不同的是，因?yàn)槲⒉o(wú)法提供足夠的能量與功率，所以大部分微波的功率都會(huì)被樣品溶劑所吸收，真正起到電離效果的微波能量是很小的一部分，導(dǎo)致對(duì)樣品的電離能力減弱，引起質(zhì)譜分析的離子流強(qiáng)度減弱，影響整機(jī)的靈敏度。
[0004]因此，提供一種具有較高微波能量的微波等離子體質(zhì)譜方法或微波等離子體光源，以克服微波等離子體光源能量(大概是150瓦左右)偏弱的缺點(diǎn)，已成為本行業(yè)內(nèi)亟待解決的一大技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)中微波等離子體質(zhì)譜方法的微波能量較弱的技術(shù)問(wèn)題。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明提出一種離子化裝置，用于離子化樣品分子，其中，所述離子化裝置包括原子化器及微波等離子體發(fā)射器，所述原子化器接收所述樣品分子并使其原子化，所述微波等離子體發(fā)射器用于射出微波等離子體，并通過(guò)所述微波等離子體使原子化的樣品分子離子化。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，所述原子化器為火焰原子化器，所述火焰原子化器通過(guò)燃燒氣體的燃燒產(chǎn)生扁平狀的火焰區(qū)域并使所述樣品分子原子化。
[0009]根據(jù)另一實(shí)施方式，所述微波等離子體的射出方向垂直于所述火焰區(qū)域的平面。
[0010]根據(jù)另一實(shí)施方式，所述燃燒氣體為空氣-乙炔混合氣體。
[0011]根據(jù)另一實(shí)施方式，所述原子化器為石墨爐原子化器，包括爐體、設(shè)于所述爐體內(nèi)部可穿過(guò)光線(xiàn)的石墨管、設(shè)于所述爐體上端的進(jìn)樣窗及開(kāi)設(shè)于所述爐體兩側(cè)端部的開(kāi)孔，所述樣品分子通過(guò)進(jìn)樣窗進(jìn)入石墨管，所述石墨管高溫原子化所述樣品分子，所述微波等離子體穿過(guò)所述開(kāi)孔射入所述石墨管以離子化所述樣品分子。
[0012]根據(jù)另一實(shí)施方式，所述微波等離子體的射出方向垂直于所述石墨管中的光線(xiàn)射入方向。
[0013]根據(jù)另一實(shí)施方式，所述微波等離子體發(fā)射器發(fā)出的微波等離子體為氬等離子體。
[0014]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案還包括:提出一種質(zhì)譜儀，包括樣品源、離子化裝置、質(zhì)量分析器及檢測(cè)器，其中，所述離子化裝置為所述的離子化裝置，所述樣品源放出樣品分子，所述離子化裝置對(duì)所述樣品分子原子化和離子化，離子化的樣品離子進(jìn)入所述質(zhì)量分析器按質(zhì)荷比分開(kāi)后進(jìn)入所述檢測(cè)器。
[0015]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提出的質(zhì)譜儀及其離子化裝置在微波等離子體技術(shù)的基礎(chǔ)上引進(jìn)了原子化的方法，將高溫原子化方式與微波等離子體方式結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了樣品的原子化及離子化，巧妙彌補(bǔ)了原有微波等離子光源能量不足的缺陷，提高了質(zhì)譜儀的靈敏度。其中，原子化器產(chǎn)生的高溫具有較大的能量，可使大部分樣品被原子化，并得到樣品的金屬基態(tài)原子。有效彌補(bǔ)了微波等離子體光源能量較弱，電離度較低的缺點(diǎn)。微波等離子體發(fā)射器發(fā)出的微波等離子體可以使樣品被離子化進(jìn)而由質(zhì)量分析器對(duì)被離子化的樣品進(jìn)行質(zhì)量分析。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明提出的離子化裝置的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明提出的離子化裝置的第一實(shí)施方式的工作流程框圖；
[0018]圖3是本發(fā)明提出的離子化裝置的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明提出的質(zhì)譜儀的工作流程框圖。
[0020]其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0021]1.原子化器；2.微波等離子體發(fā)射器；3.火焰原子化器；30.燃燒器；31.火焰區(qū)域；32.霧化器；33.霧化室；4.石墨爐原子化器；40.爐體；41.進(jìn)樣窗；42.開(kāi)孔；5.樣品源；6.質(zhì)量分析器；7.檢測(cè)器。
【具體實(shí)施方式】
[0022]體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的典型實(shí)施例將在以下的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的實(shí)施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說(shuō)明及圖示在本質(zhì)上是作說(shuō)明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0023]本發(fā)明提出一種質(zhì)譜儀以及組成該質(zhì)譜儀的離子化裝置，即一種結(jié)合原子化器與微波等離子體技術(shù)的質(zhì)譜儀器。
[0024]由于微波等離子體的電離度(離子個(gè)數(shù)占全部原子離子總數(shù)的比值)較低，無(wú)法達(dá)到ICP方法的電離效果。ICP方法可以通過(guò)saha方程進(jìn)行估算，其可產(chǎn)生接近1%的電離度，使離子濃度達(dá)到較高水平，可以被認(rèn)為是熱等離子體。而微波等離子體的電離度較低，例如，微波所產(chǎn)生的氬氣火焰的溫度在2000°C左右，根據(jù)原子物理學(xué)中的玻爾茲曼統(tǒng)計(jì)分布公式，得出在這個(gè)溫度下電離電離能在Ilev的氬氣的概率較低。因此現(xiàn)有的微波等離子體光源對(duì)一般的金屬原子的電離度在萬(wàn)分之一以下，無(wú)法滿(mǎn)足使用要求。
[0025]為了解決微波等離子體光源能量較低的問(wèn)題，并提高其電離度，本發(fā)明提供以下的實(shí)施方式，主要可概括為將原子化方式特別是高溫原子化方式與微波等離子體方式結(jié)合起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)“樣品一原子化一離子化”的方式。
[0026]離子化裝置實(shí)施方式I
[0027]如圖1所示，本發(fā)明提出一種離子化裝置，用于將樣品分子離子化。其主要包括原子化器I及微波等離子體發(fā)射器2。原子化器I主要用于接收樣品分子并使其原子化。微波等離子體發(fā)射器2主要用于射出微波等離子體，并通過(guò)微波等離子體使原子化的樣品分子離子化。
[0028]如圖1和圖2所示，在本實(shí)施方式中，該原子化器I為火焰原子化器3并可選用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該火焰原子化器3通過(guò)燃燒氣體產(chǎn)生平面狀的高溫火焰并使樣品分子原子化。其主要包括依次連接的霧化器32、霧化室33及燃燒器30。
[0029]此外，如圖1所示，微波等離子體的射出方向垂直于高溫火焰的近似平面。
[0030]如圖1所示，在本實(shí)施方式中，該微波等離子體發(fā)射器2可選用