CN110519904B - 一种基于集磁器的icp等离子源形成装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于集磁器的ICP等离子源形成装置及方法。装置包括：高频感应线圈、石英矩管和集磁装置；所述石英矩管包括三层进气通道，分别通入冷却气、辅助气、雾化气+样品气溶胶；所述集磁装置包括集磁器和石英空腔托槽；所述高频感应线圈置于所述石英矩管端部；所述集磁装置置于所述高频感应线圈内孔处的石英空腔内；等离子源形成方法如下：向高频感应线圈通入高频电流，产生高频电磁场；集磁装置形成环形涡流，阻止磁力线穿透集磁器，磁场强度得到增强；本发明的有益效果是：在降低装置成本的情况下，提高了磁场利用率及磁场强度，减少了系统消耗功率。

Description

一种基于集磁器的ICP等离子源形成装置及方法
技术领域
本发明属于ICP等离子体原子发射领域，尤其涉及一种基于集磁器的ICP等离子源形成装置及方法。
背景技术
原子发射光谱分析法(AES)是光学分析中一种非常重要的分析方法，通过检测试样中的原子和离子在一定条件下由于光源激发而发射的特征光谱来研究试样物质的化学组成和成分含量。
由于ICP光源具有激发能量高、炬焰稳定等优越性能，目前ICP已经成为了光谱分析中最常见的激发光源之一。传统的ICP离子源是利用高频电感耦合的方法对等离子体进行放电，石英管主体由三个同心石英管构成，分别以通入辅助气、冷化气和雾化气。气体近出口位置加环形电流点火，出口位置增设RF线圈进行等离子体加速，实现大量气体的电离。为保证足够的通气量，管体的半径一般在9mm以上。RF线圈位于管体外侧，距石英管外管壁约1mm，其最大磁场位于磁体的轴心位置，即沿磁体轴向方向是气体电离最充分的位置，该磁场值与磁体的孔径密切相关。但是在实际工程应用中，为保证RF线圈的寿命，其可通最大交变电流固定，即最大轴心峰值磁场固定。这样一来，管体的半径大大限制了轴心峰值磁场，气体电离的有效区域远小于石英管内腔。
因此，为了提高ICP光源的性能，设计一种基于集磁器的ICP等离子源形成装置及方法很有必要。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提供的一种基于集磁器的ICP离子源形成装置，
一种基于集磁器的ICP等离子源形成装置，具体包括：高频感应线圈、石英矩管和集磁装置；所述石英矩管为圆柱形，所述高频感应线圈设置于所述石英矩管的上端，且沿着侧面环绕设置；所述石英矩管的设有所述高频感应线圈的对应位置设有圆形石英空腔，所述石英空腔的形状大小与所述集磁装置相适应，所述集磁装置设置于所述石英空腔内。
进一步地，所述石英矩管上设有进气通道，所述进气通道有三层，分别用于通入冷却气、辅助气和雾化气+样品气溶胶。
进一步地，所述集磁装置包括集磁器和石英空腔托槽；所述石英空腔托槽的形状大小与所述石英空腔的形状大小相适应，所述集磁器安装于所述石英空腔托槽内，所述石英空腔托槽安装于所述石英空腔内，进而将所述集磁器固定安装在所述石英矩管上。
进一步地，所述石英矩管还包括环形石英板；所述石英空腔托槽采用紧固螺钉均匀固定于环形石英板上，进而与所述石英矩管固定连接。
进一步地，所述集磁器呈圆柱体且沿着轴线方向贯通，其中间开有10°的绝缘空槽；所述集磁器的形状大小与所述石英空腔托槽相适应；所述集磁器的材料为紫铜或其他高导电率材料。
一种基于集磁器的ICP等离子源形成方法，应用于一种基于集磁器的ICP等离子源形成装置，具体步骤如下：向所述高频感应线圈通入高频电流；位于所述高频感应线圈内孔处石英空腔内的集磁器产生电磁感应，形成高频电场；集磁器阻碍高频电场产生的涡流，磁场在中心处不断加强，磁场被约束在所述石英矩管轴线附近；电子和离子受到高能磁场作用，产生中心加速；气体产生环状结构感应涡流，最终形成ICP离子源。
本发明的有益效果是：在降低装置成本的情况下，提高了磁场利用率及磁场强度，减少了系统消耗功率。
附图说明
下面将结合附图及实例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中一种基于集磁器的ICP等离子源形成装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中一种基于集磁器的ICP等离子源形成原理示意图；
图3是本发明实施例中集磁器的详细示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
请参考图1，图1是本发明实施例中一种基于集磁器的ICP等离子源形成装置的结构示意图；一种基于集磁器的ICP等离子源形成装置，具体包括：高频感应线圈1、石英矩管2和集磁装置3；所述石英矩管2为圆柱形，所述高频感应线圈1设置于所述石英矩管2的上端，且沿着侧面环绕设置；所述石英矩管2的设有所述高频感应线圈1的对应位置设有圆形石英空腔，所述石英空腔的形状大小与所述集磁装置3相适应，所述集磁装置3设置于所述石英空腔内。
所述石英矩管2上设有进气通道，所述进气通道有三层，分别用于通入冷却气、辅助气和雾化气+样品气溶胶。
所述集磁装置3包括集磁器和石英空腔托槽；所述石英空腔托槽的形状大小与所述石英空腔的形状大小相适应，所述集磁器安装于所述石英空腔托槽内，所述石英空腔托槽安装于所述石英空腔内，进而将所述集磁器固定安装在所述石英矩管2上。
所述石英矩管2还包括环形石英板；所述石英空腔托槽采用紧固螺钉均匀固定于环形石英板上，进而与所述石英矩管2固定连接。
请参考图3，图3是本发明实施例中集磁器的详细示意图；所述集磁器呈圆柱体且沿着轴线方向贯通，其中间开有约10°的绝缘空槽；所述集磁器的形状大小与所述石英空腔托槽相适应；所述集磁器的材料为紫铜或其他高导电率材料。
请参考图2，图2是本发明实施例中一种基于集磁器的ICP等离子源形成原理示意图；图2中RF线圈即为所述高频感应线圈1。一种基于集磁器的ICP等离子源形成方法，应用于如权利所述的一种基于集磁器的ICP等离子源形成装置，具体步骤如下：向所述高频感应线圈1通入高频电流；位于所述高频感应线圈1内孔处石英空腔内的集磁器产生电磁感应，形成高频电场；集磁器阻碍高频电场产生的涡流，磁场在中心处不断加强，磁场被约束在所述石英矩管2轴线附近；电子和离子受到高能磁场作用，产生中心加速；气体产生环状结构感应涡流，最终形成ICP离子源。
本发明的有益效果是：在降低装置成本的情况下，提高了磁场利用率及磁场强度，减少了系统消耗功率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于集磁器的ICP等离子源形成装置，其特征在于：具体包括：高频感应线圈(1)、石英矩管(2)和集磁装置(3)；所述石英矩管(2)为圆柱形，所述高频感应线圈(1)设置于所述石英矩管(2)的上端，且沿着侧面环绕设置；所述石英矩管(2)的设有所述高频感应线圈(1)的对应位置设有圆形石英空腔，所述石英空腔的形状大小与所述集磁装置(3)相适应，所述集磁装置(3)设置于所述石英空腔内；
所述集磁装置(3)包括集磁器和石英空腔托槽；
所述石英矩管(2)上设有进气通道，所述进气通道有三层，分别用于通入冷却气、辅助气和雾化气+样品气溶胶；
所述集磁器呈圆柱体且沿着轴线方向贯通，其中间开有10°的绝缘空槽；
所述集磁器的形状大小与所述石英空腔托槽相适应；所述集磁器的材料为紫铜。
2.如权利要求1所述的一种基于集磁器的ICP等离子源形成装置，其特征在于：所述石英空腔托槽的形状大小与所述石英空腔的形状大小相适应，所述集磁器安装于所述石英空腔托槽内，所述石英空腔托槽安装于所述石英空腔内，进而将所述集磁器固定安装在所述石英矩管(2)上。
3.如权利要求1所述的一种基于集磁器的ICP等离子源形成装置，其特征在于：所述石英矩管(2)还包括环形石英板；所述石英空腔托槽采用紧固螺钉均匀固定于环形石英板上，进而与所述石英矩管(2)固定连接。
4.一种基于集磁器的ICP等离子源形成方法，应用于如权利要求1所述的一种基于集磁器的ICP等离子源形成装置，其特征在于：具体步骤如下：向所述高频感应线圈(1)通入高频电流；位于所述高频感应线圈(1)内孔处石英空腔内的集磁器产生电磁感应，形成高频电场；集磁器阻碍高频电场产生的涡流，磁场在中心处不断加强，磁场被约束在所述石英矩管(2)轴线附近；电子和离子受到高能磁场作用，产生中心加速；气体产生环状结构感应涡流，最终形成ICP离子源。
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