CN102175505A - 一种气溶胶平滑分束装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气溶胶平滑分束装置，包括进气口、匀化室、气溶胶比例分割器和出气口，进气口的外端与激光剥蚀腔的出口端相连，内端从边部非轴向导入到匀化室中，气溶胶经过匀化后经插入4/5的导出管道排至气溶胶分割器并分至两路出气口，分别连至不同的检测设备进行分析测试；匀化室的椭球形设计使得气溶胶组成更加均一；气溶胶比例分割器可依据需要在线调节两个出气口气溶胶分配比例；本发明充分保证了分配至两个出气口的气溶胶组成与原始样品完全一致，并使得具有脉冲的信号得到匀化后更稳定，得到准确度更高、精密度更好的分析结果。

Description

一种气溶胶平滑分束装置

技术领域

本发明涉及一种分束装置，特别是一种气溶胶平滑分束装置。

背景技术

众所周知，应用于所有气溶胶系统需要进行气溶胶匀化和按比例分割的应用研究（含LA-Q-ICPMS和LA-MC-ICPMS），如锆石研究中，需要分析锆石中U-Pb定年、微量元素含量和Hf同位素组成，而同一台仪器并不能完成以上所有信息的分析，故需要将气溶胶分成两束分别引入Q-ICPMS和MC-ICPMS分别进行锆石定年&微量元素含量和Hf同位素的同时分析；榍石研究中，也需要不同的仪器同时分析Sr同位素组成和微量元素含量。

激光剥蚀技术是一项可以实现微米区域分析的原位微区采样技术，与等离子体质谱联用，可以进行样品的主微量元素和同位素的组成分析。近年来该技术在地球科学、材料科学、生命科学、化学等领域得到了广泛的应用。激光剥蚀技术基本原理是激光器产生的激光经过光路聚焦至样品表面剥蚀样品产生气溶胶，然后利用载气通过管道传输至等离子体质谱等分析仪器进行元素含量和同位素组成分析。

随着仪器性能的进一步提高，现代等离子体质谱的分析能力越来越高，耗样量越来越低，因此可以对同一次激光剥蚀产生的气溶胶样品进行分束，以同时联通2台或多台等离子体质谱分析其中的同位素组成、微量元素含量等信息。然而目前所有的激光剥蚀技术均没有有效的措施来进行气溶胶分束并保证分束后的两路气溶胶微量元素含量和同位素组成均与分束前的气溶胶组成完全一致。此外，激光剥蚀技术所采用的激光均为脉冲激光，导致剥蚀样品时产生的气溶胶也曾脉冲抖动，引起分析设备信号的波动，这种波动的信号会严重影响同位素组成分析结果的准确度和精密度。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种气溶胶平滑分束装置，该装置克服了现有技术中激光信号的脉冲导致分析信号不稳定和气溶胶分束前后的不同气路中微量元素含量和同位素组成不一致的缺陷，使得等离子体质谱分析的信号更加稳定，而且使得不同分束中的元素含量和同位素组成准确代表了样品的组成并使得元素含量和同位素组成之间完全匹配，为利用样品中的元素含量和同位素信息进行相关研究提供了有效地支撑。

为实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种气溶胶平滑分束装置，其特征在于，该装置由匀化室和气溶胶比例分割器连接组成，在匀化室上设有进气口和导出管，其中，进气口沿匀化室边部切线设置，导出管从匀化室中心插入；所述的气溶胶比例分割器包括和导出管连接的进管，该进管的远端被分为两条支路，两条支路内壁装有软管，且分别有第一出口和第二出口，第一出口和第二出口分别引至后续分析仪器中，在其中一条支路上安装有椭圆套管，椭圆套管上安装有带标尺的旋进螺丝和圆弧形的挤压片，圆弧形的挤压片紧贴于软管的外壁。

本发明的其它特点是：

所述匀化室为扁椭球形，内部有效体积<5mL。

所述导出管从顶部插入匀化室内部，导出管的下沿至匀化室底部距离为匀化室总高度的1/5。

所述进气口、匀化室和导出管的材料采用高纯玻璃或石英材质。

所述软管为纯硅管。

椭圆套管和圆弧形的挤压片为不锈钢材质。

进气口沿匀化室边部切线进入，使得气溶胶经过匀化室的短暂混匀后从导出管引至气溶胶比例分割器中，经过适当的比例分割后，从最终的第一出口和第二出口分别引至后续分析仪器中。

本发明带来的技术效果如下：

1、采用匀化室扁椭球形设计，使得实际有效匀化体积<5cm³，消除信号拖尾和样品之间相互污染的潜在危险，并平滑了相邻激光脉冲信号的抖动，降低了出现分析信号尖峰的可能性，并提高了分析结果的准确度和精密度。

2、进气口采用切线方式将气溶胶引入匀化室，使得相邻激光脉冲的匀化更加彻底，并降低了样品之间相互污染的潜在危险。

3、气溶胶比例分束装置的全部管道无死体积，所有结构内壁光滑，降低了样品之间相互污染的潜在危险，并减少了气溶胶颗粒吸附于内壁的危险。带有标尺的旋进螺丝使得截面积的控制更加准确和便捷。

4、匀化室的材料采用高纯玻璃或石英，使得匀化室的内部观察更加直观，使得匀化室内壁的清洗更加有效。

综上所述，本发明不仅平滑了因气溶胶不同脉冲导致的信号波动，提高了分析的精密度和准确度，而且对气溶胶进行了分束，使得利用同一次气溶胶可以获取更多的元素含量、同位素信息，为研究提供了更多的信息。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。其中，（a）为截面图；（b）为（a）的俯视图；图中虚线箭头方向为气溶胶流动方向。

图2为气溶胶比例分束装置示意图。虚线框内为截面控制装置示意图（见图3）。

图3是图2虚线框内的截面控制装置示意图；其中，（a）为截面图；（b）为（a）的侧视图。

图中的标记分别表示：1、进气管，2、气溶胶比例分束装置，3、导出管，4、匀化室，5、气溶胶旋转路径，6、旋进螺丝,7、外部椭圆套管，8、第一出口，9、内部软管，10、第二出口，11、进管，12、挤压片。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明和描述。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明的气溶胶平滑分束装置，由匀化室4和气溶胶比例分束装置2组成，在匀化室4上设有进气口1和导出管3，其中，进气口1沿匀化室4边部切线设置，导出管3从匀化室4中心插入；气溶胶比例分割器2包括和导出管3连接的进管11，该进管11的远端通过三通接头被分为两条支路，两条支路内壁装有软管9，且分别有第一出口8和第二出口10，第一出口8和第二出口10分别引至后续分析仪器中，在其中一条支路的外壁上安装有椭圆套管7，椭圆套管7上安装有带标尺的旋进螺丝6和圆弧形的挤压片12，圆弧形的挤压片12紧贴于软管9的外壁。

匀化室为4扁椭球形，体积≤5cm³，材质为高纯玻璃或石英；进气口1和导出管3也采用与匀化室相同的材质，这样便于制造。导出管3从顶部插入匀化室4内部，导出管3插入匀化室4的深度为匀化室4总高度的5/4（即导出管3的下沿至匀化室4底部距离为匀化室4总高度的1/5）。进气口1进入匀化室4的角度沿切线方向。

两条支路内壁中的软管9为软质纯硅管。椭圆套管7和圆弧形的挤压片12为不锈钢材质。

设计匀化室4和气溶胶比例分束装置2时，注意从进气管1到第一出口8和内壁中的软管9所有管道系统内部无缝且光滑，无死角。

本发明的气溶胶平滑分束装置工作过程及原理如下：

气溶胶经过进气口1沿切线方向进入匀化室4后，在匀化室中按气溶胶旋转路径5旋转2圈后，从导出管3导入到气溶胶分束装置2中；然后，气溶胶首先从气溶胶分束装置2的进气管11进入，经其中一条支路的外壁上安装有椭圆套管7、带标尺的旋进螺丝6和圆弧形的挤压片12所构成的截面控制装置（图3），控制软管9的截面积，得到不同的比例的气溶胶，然后分别通过第一出口8和第二出口10分成两束气溶胶分别引至后续分析仪器中。

Claims (7)

1.一种气溶胶平滑分束装置，其特征在于，该装置由匀化室（4）和气溶胶比例分割器（2）连接组成，在匀化室（4）上设有进气口（1）和导出管（3），其中，进气口（1）沿匀化室（4）边部切线设置，导出管（3）从匀化室（4）中心插入；所述的气溶胶比例分割器（2）包括和导出管（3）连接的进管（11），该进管（11）的远端被分为两条支路，两条支路内壁装有软管（9），且分别有第一出口（8）和第二出口（10），第一出口（8）和第二出口（10）分别引至后续分析仪器中，在其中一条支路上安装有椭圆套管（7），椭圆套管（7）上安装有带标尺的旋进螺丝（6）和圆弧形的挤压片（12），圆弧形的挤压片（12）紧贴于软管（9）的外壁。

2.如权利要求1所述的气溶胶平滑分束装置，其特征在于，所述匀化室（4）为扁椭球形，内部有效体积<5mL。

3.如权利要求1所述的气溶胶平滑分束装置，其特征在于，所述导出管（3）从顶部插入匀化室（4）内部，导出管（3）的下沿至匀化室（4）底部距离为匀化室（4）总高度的1/5。

4.如权利要求1所述的气溶胶平滑分束装置，其特征在于，所述进气口（1）、匀化室（4）和导出管（3）材质为高纯玻璃或石英。

5.如权利要求1所述的气溶胶平滑分束装置，其特征在于，所述软管（9）为纯硅管。

6.如权利要求1所述的气溶胶平滑分束装置，其特征在于，所述带标尺的旋进螺丝（6）是用于控制截面积的比例刻度。

7.如权利要求1所述的气溶胶平滑分束装置，其特征在于，所述椭圆套管（7）和圆弧形的挤压片（12）为不锈钢材质。

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