CN107664633B - 一种直接分析固体样品的微波等离子体原子发射光谱法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可固体进样的微波等离子体原子发射光谱法及系统。本发明方法的步骤为：(1)取已知元素含量的标准固体样品，直接作为对照品或压片后得到对照品；(2)取待测固体样品，按照步骤(1)相同的方法，得到供试品；(3)分别将对照品和供试品用本发明微波等离子体光谱仪进行检测；根据对照品检测结果，选取元素特征谱线；并绘制标准曲线，并根据供试品中各谱线位置和/或强度计算得到供试品中各元素的种类和/或含量。本发明还公开了一种微波等离子体原子发射光谱仪，它包括微波等离子体系统、气体传输系统、样品承载系统、信号收集系统和数据分析系统。本发明测试方法操作简单，分析速度快，避免化学试剂使用，对环境友好。

Description

一种直接分析固体样品的微波等离子体原子发射光谱法及其 系统

技术领域

本发明涉及固体样品直接分析领域，尤其涉及固体样品表面及内部元素分析领域，具体涉及一种直接分析固体样品的微波等离子体原子发射光谱仪及其用途。

背景技术

目前，固体样品分析常采用湿法消解进行，即在进行仪器分析前，必须将固体样品进行粉碎、研磨与消解处理，由于前处理过程的复杂性和繁琐性，往往会引入分析测试的不确定因素，增加方法的不确定性，进而对测试方法的准确度和稳定性产生影响。除此之外，样品的消解过程常常需要高氯酸、浓硝酸或火碱等危险化学试剂的使用，不能满足绿色分析的发展要求。

微波等离子体原子发射光谱是历经几十年发展，在近几年取得重大突破的化学分析技术，具有极广阔的应用前景。其工作气体为氩气、氦气、氮气或空气，工作气体在高频电磁波的作用下，发生电离，形成由自由电子和离子组成的“电离着”的等离子体，该等离子体具有与传统固、液、气三相不同的独特性质。在过去的一段时间里，微波等离子体作为原子发射光谱和质谱的激发源，已经取得了较大的进步。特殊的激发机理使其在检测多种金属元素和非金属元素时具有较好的分析性能，并且该类仪器运行维护成本较低，这是该技术的优势所在。也正是因此，微波等离子体已在多个化学分析领域得到应用。

样品引入方式一直是限制等离子体原子发射光谱发展的主要因素。目前，微波等离子体分析技术多针对液体样品或悬浮液样品，其样品前处理过程较为复杂，通常涉及到样品的消解，实验过程繁琐，并需要使用化学试剂，无法满足绿色分析的发展趋势。

微波等离子体发射光谱分析液体样品常需将液体样品经雾化器等雾化后以气溶胶的方式引入微波等离子体。该进样方式除了上述提到的缺点之外，还会向等离子体中引入水分，而水分对微波具有强烈的吸收作用，大量的微波能量被水分吸收，导致等离子体激发能力降低，进而降低了对元素的分析和检测能力。因此，使用低功率微波等离子体测试时，还常常需要引入去溶系统以减少进入等离子体的水分，这在一定程度上增加了装置的复杂程度和操作的繁琐程度。因此，固体进样方式已经受到越来越多科研工作者的关注。常用的固体进样方法有激光剥蚀、电热蒸发进样和电火花烧蚀等，这些间接进样方式通常需要在实验装置基础上增加额外的部件如激光器、电加热部件等，增加了装置的复杂程度。

发明内容

为解决上述问题，本发明还提供了一种微波等离子体发射光谱法检测样品中元素种类和/或含量的方法，它包括以下步骤：

(1)取已知元素含量的标准固体样品，直接作为对照品或压片后得到对照品；

(2)取待测固体样品，按照步骤(1)相同的方法，得到供试品；

(3)分别将对照品和供试品用本发明微波等离子体光谱仪进行检测；根据对照品检测结果，选取元素特征谱线；并绘制谱线强度-元素含量标准曲线；并根据供试品中各谱线位置和/或强度计算得到供试品中各元素的种类和/或含量。

进一步地，所述微波等离子体光谱仪为微波诱导等离子体光谱仪。

进一步地，所述微波诱导等离子体光谱仪包括微波腔体(6)、微波功率源(7)以及贯穿微波腔体(6)的气体放电管(5)。

进一步地，所述气体放电管(5)的内径为0.1mm～10mm，优选1mm。

进一步地，所述微波等离子体光谱仪中，工作气体为惰性气体或氮气，优选地，所述惰性气体为氩气。

进一步地，步骤(2)所述固体样品为粉末样品。

进一步地，所述元素为金属元素或非金属元素；优选地，所述非金属元素为Se、P、S、Si、As、Cl、Br中的任一种或多种，所述金属元素为Cu、Pb、Cr、Mg、Na、K、 Mn、Fe、Ni、Co、Sc、Ca、Ba、Sr、Ga、Ge、Al中的任一种或多种。

进一步地，所述步骤(3)的检测中，采集时间不短于1秒，优选6-9秒；

进一步地，所述步骤(3)的检测中，积分时间为1～1000ms，优选为30ms。

进一步地，所述微波等离子体光谱仪的微波输出功率为10～1000W，优选50～150W，更优选为120W。

进一步地，所工作气体的流速为50～1000mL/min，优选为150～350mL/min，更优选为200mL/min。

本发明提供了一种微波等离子体原子发射光谱仪，它包括微波等离子体系统、气体传输系统、样品承载系统、信号收集系统和数据分析系统；

所述微波等离子体系统包括微波腔体(6)、微波功率源(7)以及贯穿微波腔体(6)的气体放电管(5)；

所述气体传输系统包括气瓶(1)和气路管道(4)；

所述气路管道(4)上还设有压力计(2)和质量流量控制计(3)；

所述样品承载系统包括三维移动平台(11)；

所述信号收集系统包括聚焦透镜(12)和光谱仪(14)；

所述数据分析系统包括计算机(15)；

所述气体放电管(5)的一端与气路管道(4)相连，另一端指向样品承载系统。

进一步地，所述气体放电管(5)为绝热耐高温材质管。

进一步地，所述气体放电管5为石英管、陶瓷管或无机材料管道，优选为石英管。

进一步地，所述气体放电管的内径为0.1～10mm，优选为1mm。

进一步地，所述微波功率源(7)和微波腔体(6)通过同轴电缆(9)相连。

进一步地，所述聚焦透镜(12)和光谱仪(14)通过光导纤维(13)相连。

本发明还提供了前述的微波等离子体光谱仪在前述微波等离子体原子发射光谱法检测元素种类和含量方法中的应用。

本发明提供了微波激发的气态连续等离子体在直接分析固体样品中的应用。

进一步地，所述固体样品为粉末样品。

进一步地，所述微波激发的气态连续等离子体由微波等离子体系统产生，其中，所述由微波等离子体系统包括微波腔体(6)、微波功率源(7)以及贯穿微波腔体(6)的气体放电管(5)。

进一步地，所述气体放电管(5)为绝热耐高温材质管；和/或，所述气体放电管(5)的内径为0.1mm～10mm，优选1mm。

进一步地，所述分析为分析固体样品中的元素种类和含量；所述的元素为金属元素或非金属元素。

进一步地，所述非金属元素为Se、P、S、Si、As、Cl、Br中的任一种或多种，所述金属元素为Cu、Pb、Cr、Mg、Na、K、Mn、Fe、Ni、Co、Sc、Ca、Ba、Sr、Ga、 Ge、Al中的任一种或多种。

本发明提供一种基于微波等离子体的固体样品直接分析方法及其实施装置，即微波等离子体直接作用于样品表面，实现样品中元素的原子化和激发，并采集其原子发射光谱进行分析，从而实现对样品中元素的定性与定量检测。

本发明提供的基于微波等离子体的固体样品直接分析方法，其分析方案主要包括：

(1)对得到的固体样品进行简单磨平处理或粉末样品进行压片处理，制备得到测试用样品待测；

(2)将待测固体样品置于微波等离子体作用区域，经过一定时间后，使样品中的元素原子化并被激发，利用光谱仪采集其原子发射光谱；

(3)将获取的样品的原子发射光谱图与已知浓度的样品光谱图进行对比，得到其元素的定性与定量分析结果。

用于实施本发明的装置由微波等离子体系统、气体传输系统、样品承载系统、信号收集系统和数据分析系统构成，微波等离子体与固体样品直接作用，使样品原子化并被激发，产生的等离子体发射光谱经信号收集系统收集，并将采集得到的原子发射光谱与标准物质及已知浓度样品的原子发射谱图进行对比，通过对其发射谱峰的位置和强度的分析，得到样品中元素的定性和定量信息。

本发明提供的直接测试固体样品的微波等离子体光谱仪可制备成便携式的设备，便于携带，且测试速度快，方便进行户外测试，为户外科考、测量提供了很大的便利。

在上述技术方案中，所用微波等离子体系统包括微波功率源、同轴电缆、微波腔体，微波功率源输出频率为2450MHz的连续波；微波与腔体之间的传输采用50Ω阻抗的同轴电缆；微波腔体可以为可产生微波等离子体的多种腔体如Surfatron,微波等离子体矩管(MPT)等；放电管为绝缘的耐高温的管道，一般可为石英管、陶瓷管或无机材料管道。

在上述技术方案中，气体传输系统主要由气体钢瓶、压力表、质量流量控制计、气体管路等构成，为等离子体系统提供速度为0-1L/min的等离子体工作气体，等离子体工作气体可以为氩气、氦气、氮气及空气等。

在上述技术方案中，信号收集系统由聚焦透镜、光导纤维和光检测器构成，以对产生的原子发射光谱进行收集和观测，光检测器可以为任何能够检测光信号的仪器，如光电倍增管、光谱仪等。

在上述技术方案中，数据分析系统主要由计算机构成。

本发明的优点如下：

1、本发明适用于固体样品材料的表征，无须对样品进行复杂的消解过程，避免了测定过程中不确定因素的过多引入，提高了测试结果准确性。

2、本发明由于不需要对样品进行消解，因此，避免了化学试剂的使用，不会对环境造成污染，符合绿色分析的发展趋势。

3、本发明为基于微波等离子体的固体样品直接分析技术，直接采用固体表面进样的方式，避免了诸如雾化器、去溶装置的使用，装置简单，易于操作。

4、本发明采用微波等离子体对固体样品直接分析，具有较高的分析速度，单样品单次分析时间约为10s，缩短了检测时间，适用于大量样品多批次、高通量分析。

5、本发明为基于微波等离子体的原子发射光谱检测技术，可实现同一样品中多元素的同时分析，灵敏度可达ppm级别。

总的来说，本发明公开的基于微波等离子体的固体样品直接分析技术，无需对样品进行复杂的消解处理过程，大大降低了操作过程的繁琐程度；同时，避免了化学试剂的使用，不会对环境造成污染；分析速度快，能够满足快速、高通量分析的要求；能够实现单个样品中多元素的同时检测；经多次平行测试，得到本发明方法对土壤中元素的检出限在亚ppm～ppm级别，具有较高的元素检测能力和灵敏度。除此之外，所需微波输出功率不足200W，等离子体气体消耗量不超过0.5L/min，系统的运行和维护成本低廉。

显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

附图说明

图1为本发明微波等离子体光谱仪的结构示意图。

图2为利用本发明微波等离子体光谱仪对分析纯样品CuSO₄、Pb(NO₃)₂和CrCl₃等进行测试，并根据其特征谱线位置做出的原子发射谱图。

图3为从土壤标准样品GBW07405(GSS-5)发射光谱中提取出的这几种元素特征谱线位置峰的形状与强度。

图4为分别以土壤标准样品中Cu、Pb、Cr等元素的浓度为横坐标，以得到的原子发射光谱中特征谱线位置处(Cu 324.7nm、Pb 405.8nm与Cr 425.4nm)的峰强度为纵坐标，利用外标法建立的标准曲线。

图5为采集时间的筛选结果。

图6为微波输出功率的筛选结果。

图7为气体流速的筛选结果。

具体实施方式

CuSO₄，分析纯，成都市科龙化工试剂厂

Pb(NO₃)₂，分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司

CrCl₃，分析纯，成都市科龙化工试剂厂

本发明实施例中所用固体样品由土壤标准样品粉末压片制得，其中土壤样品均来源于国家标准物质中心(GBW土壤标样系列样品，元素含量均已得到确认)。实施例所用土壤标准品中Cu、Pb、Cr的含量如下表所示：

表1土壤标准样品中Cu、Pb、Cr的含量

实施例1本发明微波等离子体光谱仪

图1为基于微波等离子体的固体样品直接分析实施装置。该实施装置由微波等离子体系统、气体传输系统、样品承载系统、信号收集系统和数据分析系统构成等构成。微波等离子体系统包括微波功率源7、同轴电缆9、微波腔体6，同轴电缆9通过微波腔体6和微波功率源7上的接口8将二者连接，实现微波能量的传输。所用气体放电管5为内径1 mm，外径6mm，长度为200mm的石英管。气体传输系统由气瓶1、压力计2、质量流量控制计3、气路管道4组成，可为等离子体系统提供速度为0-1L/min的工作气体，本例中工作气体为氩气。样品承载系统为三维移动平台11，可手动或电动调节样品10与等离子体之间的相对位置及分析测试点的位置。信号收集系统包括聚焦透镜12、光导纤维 13和光谱仪14。数据分析系统主要由计算机15构成。

本发明微波等离子体光谱仪工作原理如下：检测时，微波等离子体射流直接作用在固体样品表面，信号收集系统的光纤耦合透镜对准样品激发点。由于微波等离子体具有较高的温度和激发能力，固体样品中的目标元素随着作用时间的延长，逐渐发生原子化、激发的过程，并释放出代表其定性定量信息的谱线。所产生的光谱信息经信号采集单元采集，并经过数据处理单元进行分析处理，最终得到样品中元素的定性与定量信息。样品的定性信息主要根据其特征发射谱线位置的不同以及标准物质谱图对照进行确定，通过其特征谱线的强度不同，实现对待测元素的定量分析。

实施例2本发明微波等离子体光谱仪检测标准品中元素种类和含量

具体地，本实施案例中的工作分析条件如下：

(1)制样：取0.8g标准土壤样品(GSS-2、GSS-3、GSS-4、GSS-5、GSS-6、GSS-7、 GSS-14)或CuSO₄、Pb(NO₃)₂、CrCl₃分析纯，在4MPa压力下维持2min，制成直径13mm，厚度2mm的待分析样品圆片，置于干燥器中待测。

(2)采用微波等离子体系统直接对样品进行检测分析。

所用的等离子体工作气体为氩气，纯度为99.999％，气体流速设定为200mL/min，微波功率源以连续波形式输出2450MHz的微波，输出功率设定为120W；同轴电缆为50 Ω阻抗匹配同轴电缆；微波腔体为基于表面波的Surfatron腔体；样品台为三维可调，可方便地调节样品的测试位置和样品与等离子体的相对高度；信号收集单元为平面光栅光纤光谱仪，CCD检测器，积分时间为30ms，平均次数为1次，以微波等离子体射流与样品接触时刻为计时零点，数据采集时间为6-9s。

图2为利用该实施装置对分析纯样品CuSO₄、Pb(NO₃)₂和CrCl₃等进行测试，并根据其特征谱线位置做出的原子发射谱图。利用该实施装置，发明人对土壤标准样品进行了测试和分析，图3为从土壤标准样品GBW07405(GSS-5)发射光谱中提取出的这几种元素特征谱线位置峰的形状与强度。

(3)根据检测结果，选取元素特征谱线，绘制标准曲线。

根据CuSO₄、Pb(NO₃)₂、CrCl₃分析纯和土壤标准品GSS-5的测试结果，选取元素的标准曲线为Cu 324.7nm、Pb 405.8nm、Cr 425.4nm。

用土壤标准样品中Cu、Pb、Cr等元素的浓度为横坐标，以得到的原子发射光谱中特征谱线位置处(Cu 324.7nm、Pb 405.8nm与Cr 425.4nm)的峰强度为纵坐标，利用外标法建立的标准曲线，如图4，利用该工作曲线，可对未知土壤样品中的元素实现定量分析。

利用该方法经多次平行测定得到的三种元素的检出限为：Cu 324.7nm 0.39μg/g、Pb 405.8nm 0.96μg/g和Cr 425.4nm 1.60μg/g。

实施例3本发明方法验证——测试GBW07408(GSS-8)样品中元素含量

(1)制样

取0.8g GBW07408(GSS-8)样品，在4MPa压力下维持2min，制成直径13mm，厚度2mm的待分析样品圆片，置于干燥器中待测。

(2)采用微波等离子体系统直接对样品进行检测分析

所用的等离子体工作气体为氩气，纯度为99.999％，气体流速设定为200mL/min，微波功率源以连续波形式输出2450MHz的微波，输出功率设定为120W；同轴电缆为50Ω阻抗匹配同轴电缆；微波腔体为基于表面波的Surfatron腔体；样品台为三维可调，可方便地调节样品的测试位置和样品与等离子体的相对高度；信号收集单元为平面光栅光纤光谱仪，CCD检测器，积分时间为30ms，平均次数为1次，以微波等离子体射流与样品接触时刻为计时零点，数据采集时间为6～9s；

(3)确定样品中元素种类和含量

GSS-8土壤样品检出谱线的位置为324.7nm、405.8nm、425.4nm，测试结果表明样品中含有Cu、Pb、Cr元素。根据检测出的谱线强度和图4所示的标准曲线，得出样品中 Cu、Pb、Cr元素含量分别为24.15μg/g、19.81μg/g和58.90μg/g，该三种元素在样品中的理论值分别为24.15±1.13μg/g、20.25±0.18μg/g和65.43±5.41μg/g。结果表明，本发明提供的微波等离子体光谱仪可以准确的直接分析测试固体样品中元素种类和含量。

实施例4本发明方法的工艺筛选

1、最佳采集时间的确定

微波等离子体与样品的作用随时间的变化可分为加热、熔融、原子化、激发等过程，因此，需要对该光谱信号的最佳采集时间进行考察，所用样品为GBW07405(GSS-5)标准样品，通过光谱仪软件设定，以微波等离子体射流与样品接触时刻为计时零点，每隔1s 采集一个光谱，并选择Cu 324.7nm、Pb 405.8nm和Cr 425.4nm为代表谱线，考察其归一化峰强度随时间的变化趋势，进而得到最佳采集时间，其结果如图5所示。

归一化强度是指：将所得到的峰强度值作为一个数据集，将该数据集中的最大值看作值1，分别将其他数据与该最大值相除，所得的比值即为归一化强度值。

从图中可以看出，当样品与等离子体接触后，样品中的Cu、Pb、Cr等元素被激发，其谱线强度逐渐增强；随后，在6-9s的范围内，其归一化强度达到最大值，且保持相对恒定，是原子发射光谱采集的最佳时间范围。

2、微波输出功率的筛选

固定氩气流速为200mL/min，调节微波输出功率在50W～120W的范围，所用样品为GSS-5标准样品，考察微波输出功率对测定结果的影响。

选取用于定量分析的Cu 324.7nm、Pb 405.8nm和Cr 425.4nm三条谱线，研究其归一化强度与微波输出功率的关系，结果如图6所示。

归一化强度是指：将所得到的峰强度值作为一个数据集，将该数据集中的最大值看作值1，分别将其他数据与该最大值相除，所得的比值即为归一化强度值。

从图中可以看出，随着微波输出功率的增加，三条谱线的归一化强度均呈现增加的趋势，当微波输出功率为120W时，其归一化强度达到最大值。理论上讲，微波输出功率越大，谱线强度会逐渐增大，但受限于微波源最大输出功率，考虑到仪器最佳工作状态持续时间，因此，实验中最佳测试功率范围定位50～120W。

3、氩气流速的考察

固定微波输出电压为120W，调节氩气流速为150～350mL/min，所用样品为GSS-5标准样品，考察氩气流速对测定结果的影响。

选取用于定量分析的Cu 324.7nm、Pb 405.8nm和Cr 425.4nm三条谱线，研究其归一化强度与氩气流速的关系，结果如图7所示。

归一化强度是指：将所得到的峰强度值作为一个数据集，将该数据集中的最大值看作值1，分别将其他数据与该最大值相除，所得的比值即为归一化强度值。

从图中可以看出，当氩气流速为200mL/min时，三种元素的归一化强度达到最大值，能够对三种元素实现最佳的检测效果。氩气流速过低，等离子体射流喷出等离子体的长度较短；氩气流速过高时，气流的冷却作用会降低等离子体激发能力，降低元素的谱线强度。因此，氩气流速过高或过低均会降低方法的分析性能。

综上所述，本发明公开的基于微波等离子体的固体样品直接分析技术，无需对样品进行复杂的消解处理过程，大大降低了操作过程的繁琐程度；同时，避免了化学试剂的使用，不会对环境造成污染；分析速度快，能够满足快速、高通量分析的要求；能够实现单个样品中多元素的同时检测；经多次平行测试，得到本发明方法对土壤中元素的检出限在亚ppm～ppm级别，具有较高的元素检测能力和灵敏度。除此之外，所需微波输出功率不足200W，等离子体气体消耗量不超过0.5L/min，系统的运行和维护成本低廉。

Claims (14)

1.一种直接分析固体样品的微波等离子体光谱仪，其特征在于：它包括微波等离子体系统、气体传输系统、样品承载系统、信号收集系统和数据分析系统；

所述微波等离子体系统包括微波腔体（6）、微波功率源（7）以及贯穿微波腔体（6）的气体放电管（5）；

所述气体传输系统包括气瓶（1）和气路管道（4）；

所述气路管道（4）上还设有压力计（2）和质量流量控制计（3）；

所述样品承载系统包括三维移动平台（11）；

所述信号收集系统包括聚焦透镜（12）和光谱仪（14）；

所述数据分析系统包括计算机（15）；

所述气体放电管（5）的一端与气路管道（4）相连，另一端指向样品承载系统；

所述气体放电管（5）的内径为0.1 mm~1mm；

所述微波等离子体光谱仪的微波输出功率为50~150W；

所述微波等离子体光谱仪产生的气态连续等离子体直接作用于固体样品表面，实现样品中元素的原子化和激发，从而得到固体样品中元素的定性和定量信息。

2.根据权利要求1所述的微波等离子体光谱仪，其特征在于：所述气体放电管（5）为绝热耐高温材质管。

3.根据权利要求2所述的微波等离子体光谱仪，其特征在于：所述气体放电管（5）为石英管。

4.根据权利要求1~3任一项所述的微波等离子体光谱仪，其特征在于：所述气体放电管的内径优选为1 mm。

5.根据权利要求1所述的微波等离子体光谱仪，其特征在于：所述微波等离子体光谱仪的微波输出功率优选为120 W。

6.根据权利要求1所述的微波等离子体光谱仪，其特征在于：所述微波功率源（7）和微波腔体（6）通过同轴电缆（9）相连。

7.根据权利要求1所述的微波等离子体光谱仪，其特征在于：所述聚焦透镜（12）和光谱仪（14）通过光导纤维（13）相连。

8.权利要求1~7任一项所述的微波等离子体光谱仪在直接分析固体样品的微波等离子体原子发射光谱法中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述直接分析固体样品的微波等离子体原子发射光谱法的具体步骤为：

（1）取已知元素含量的标准固体样品，直接作为对照品或压片后得到对照品；

（2）取待测固体样品，按照步骤（1）相同的方法，得到供试品；

（3）分别将对照品和供试品用微波等离子体光谱仪进行检测；根据对照品检测结果，选取元素特征谱线，并绘制谱线强度-元素含量标准曲线，并根据供试品检测结果中各谱线位置和/或强度计算得到供试品中各元素种类和/或含量；

所述步骤（3）的检测中，采集时间6-9秒；和/或，积分时间30ms。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述微波等离子体光谱仪中，工作气体为氩气或氮气。

11.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述固体样品为粉末样品。

12.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述元素为金属元素或非金属元素；所述非金属元素为Se、P、S、Si、As、Cl、Br中的任一种或多种，所述金属元素为Cu、Pb、Cr、Mg、Na、K、Mn、Fe、Ni、Co、Sc、Ca、Ba、Sr、Ga、Ge、Al中的任一种或多种。

13.根据权利要求10所述的应用，其特征在于：所述工作气体的流速为150~350 mL/min。

14.根据权利要求13所述的应用，其特征在于：所述工作气体的流速为200 mL/min。

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