CN109060929A - 一种气体置换装置 - Google Patents

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骆志平
庞洪超
郑国文
汪传高
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China Institute of Atomic of Energy
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China Institute of Atomic of Energy
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode

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Abstract

本公开属于质谱测量技术领域，具体涉及基于核孔膜的气体置换装置。该装置包括同轴的第一管道和第二管道；所述第一管道的两端分别设置有氩气进气口和氩气出气口；所述第二管道位于第一管道内部，两端伸出第一管道外且外径小于第一管道的内径；第二管道的管壁上设置有均匀分布的孔道，管壁外侧包裹有核孔膜；第二管道的一端为空气气溶胶的进样口，另一端为空气气溶胶的出样口且该空气气溶胶的出样口与ICP‑MS的进样系统连接；空气气溶胶的进样口与氩气出气口的位置对应，空气气溶胶的出样口与氩气进气口的位置对应，以实现空气气溶胶与氩气的逆流接触，保证了气体置换效果。该装置结构简单、操作方便且置换率达到99.9％以上。

Description

一种气体置换装置
技术领域
本公开属于质谱测量技术领域，具体涉及基于核孔膜的气体置换装置。
背景技术
ICP-MS可用来测量空气气溶胶中重金属元素的含量，其工作气体为氩气。在测量过程中，如果空气中的氮和氧元素进入ICP-MS会被等离子体离子化，而氮、氧的离子化会降低待测金属的离子化效果，从而引起测量待测金属离子的灵敏度降低。此外，如果进入ICP-MS的氮、氧含量增加到一定程度会直接导致仪器熄火，因此需要严格控制进入ICP-MS的空气含量。传统的方法是通过控制进样流量来实现的，利用流量控制装置控制进入ICP-MS的气溶胶流量在10～20ml/min，以降低空气含量。但是由于进样流量低会导致测量系统的检出限较高。目前，需要寻求一种不降低进样流量同时又能实现空气气溶胶中重金属含量准确测定的装置。
发明内容
(一)发明目的
根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种结构简单、不降低气溶胶进样流量且能实现气溶胶中重金属含量准确测定的气体置换装置。
(二)技术方案
为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供的技术方案如下：
一种气体置换装置，该装置包括同轴的第一管道和第二管道；所述第一管道的两端分别设置有氩气进气口和氩气出气口；
所述第二管道位于第一管道内部，第二管道长度大于第一管道，两端伸出第一管道外且外径小于第一管道的内径；第二管道的管壁上设置有均匀分布的孔道，管壁外侧包裹有核孔膜；第二管道的一端为空气气溶胶的进样口，另一端为空气气溶胶的出样口且该空气气溶胶的出样口与ICP-MS的进样系统连接；空气气溶胶的进样口与氩气出气口的位置对应，空气气溶胶的出样口与氩气进气口的位置对应，以实现空气气溶胶与氩气的逆流接触，保证了气体置换效果。
优选地，所述第一管道的外径为30～50mm，内径比外径小4～6mm。
优选地，所述第二管道的外径为10～14mm，内径比外径小2～4mm。
优选地，所述第一管道的外径为40mm，内径为36mm。
优选地，所述第二管道的外径为12mm，内径为8mm。
优选地，所述核孔膜的孔径为106～2.5×106个/cm3，孔径为60～80nm。
优选地，所述第一管道和第二管道的材质为PVC、不锈钢或有机玻璃。
优选地，所述空气气溶胶的流量为0.8～1.2L/min，氩气流量为空气气溶胶流量的8～10倍。
优选地，所述第一管道与第二管道之间密封连接。
(三)有益效果
ICP-MS的工作气体为氩气，本申请提供的气体置换装置使得氩气能够将空气气溶胶中的空气置换出来，结构简单、操作方便且置换率达到99.9％以上，能有效满足ICP-MS对空气气溶胶中氮、氧含量及工作气体的要求。具体的有益效果为：
1)逆流接触，气体置换效果好
空气气溶胶通过空气气溶胶的进样口进入第二管道内，氩气通过氩气进气口进入第一管道内且空气气溶胶的进样口与氩气出气口位置对应，实现了空气气溶胶与氩气的逆流接触，使得气体置换率达到99.9％以上，且载带气溶胶的气体为氩气也能满足ICP-MS对工作气体的要求。
2)本申请的第二管道管壁上设置孔道，该孔道便于气体流通；管壁上包裹的孔径为60～80nm的核孔膜也保证了气体置换而重金属离子不置换。
3)气溶胶进样口和出样口的流量一致，能够达到0.8～1.2L/min，能有效满足质谱仪测量对流量的需求，以利于提高待测金属元素的灵敏度。
4)氩气的进气口方向与空气气溶胶的出样口方向一致，除了确保气体置换效果外，还避免了氩气流量对空气气溶胶流量造成的扰动。
附图说明
图1是本申请提供的第一管道示意图；
图2是本申请提供的第二管道示意图；
其中1是第一管道；2是氩气进气口；3是氩气出气口；4是第二管道；5是空气气溶胶进样口；6是空气气溶胶出样口。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本申请作进一步阐述。
实施例1
一种气体置换装置，该装置包括同轴的第一管道1和第二管道4，第一管道1和第二管道4的材质为PVC；所述第一管道1的两端分别设置有氩气进气口2和氩气出气口3；第一管道1和第二管道4之间密封连接。
所述第二管道4位于第一管道1内部，且外径小于第一管道1的内径；第二管道4的管壁上设置有均匀分布的孔道，管壁外侧包裹有核孔膜，核孔膜的孔径为2×106个/cm3，孔径为70nm；第二管道4的一端为空气气溶胶的进样口5，另一端为空气气溶胶的出样口6且该空气气溶胶的出样口6与ICP-MS的进样系统连接；空气气溶胶的进样口5与氩气出气口3位置对应，空气气溶胶的出样口6与氩气进气口2相对应，以实现空气气溶胶与氩气的逆流接触，保证了气体置换效果。
所述第一管道的外径为40mm，内径为36mm，长90cm。所述第二管道的外径为12mm，内径为8mm，长100cm。所述空气气溶胶的流量为0.9L/min，氩气流量为9L/min。
利用该装置进行气体置换，气溶胶出样口的空气含量小于0.1％。
实施例2
与实施例1不同的是，所述第一管道的外径为50mm，内径为44mm；所述第二管道的外径为14mm，内径为10mm；所述核孔膜的孔径为2.5×106个/cm3，孔径为80nm。
所述第一管道和第二管道的材质为不锈钢。
所述空气气溶胶的流量为1.2L/min，氩气流量为12L/min。
实施例3
与实施例1不同的是，所述第一管道的外径为30mm，内径为26mm。所述第二管道的外径为10mm，内径为8mm；
所述核孔膜的孔径为1.2×106个/cm3，孔径为60nm。
所述第一管道和第二管道的材质为有机玻璃。
所述空气气溶胶的流量为1L/min，氩气流量为空气气溶胶流量的9L/min。

Claims (9)

1.一种气体置换装置，其特征在于，该装置包括同轴的第一管道和第二管道；所述第一管道的两端分别设置有氩气进气口和氩气出气口；
所述第二管道位于第一管道内部，两端伸出第一管道外且外径小于第一管道的内径；第二管道的管壁上设置有均匀分布的孔道，管壁外侧包裹有核孔膜；第二管道的一端为空气气溶胶的进样口，另一端为空气气溶胶的出样口且该空气气溶胶的出样口与ICP-MS的进样系统连接；空气气溶胶的进样口与氩气出气口的位置对应，空气气溶胶的出样口与氩气进气口的位置对应，以实现空气气溶胶与氩气的逆流接触，保证了气体置换效果。
2.根据权利要求1所述的一种气体置换装置，其特征在于，所述第一管道的外径为30～50mm，内径比外径小4～6mm。
3.根据权利要求1所述的一种气体置换装置，其特征在于，所述第二管道的外径为10～14mm，内径比外径小2～4mm。
4.根据权利要求1所述的一种气体置换装置，其特征在于，所述第一管道的外径为40mm，内径为36mm。
5.根据权利要求1所述的一种气体置换装置，其特征在于，所述第二管道的外径为12mm，内径为8mm。
6.根据权利要求1所述的一种气体置换装置，其特征在于，所述核孔膜的孔径为106～2.5×106个/cm3，孔径为60～80nm。
7.根据权利要求1所述的一种气体置换装置，其特征在于，所述第一管道和第二管道的材质为PVC、不锈钢或有机玻璃。
8.根据权利要求1所述的一种气体置换装置，其特征在于，所述空气气溶胶的流量为0.8～1.2L/min，氩气流量为空气气溶胶流量的8～10倍。
9.根据权利要求1所述的一种气体置换装置，其特征在于，所述第一管道与第二管道之间密封连接。
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CN113640367A (zh) * 2021-07-15 2021-11-12 中国原子能科学研究院 基于ICP-MS的长寿命α核素实时连续监测方法及系统

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