CN203556992U - 感应装置、焰炬组件、光学发射装置、原子吸收装置以及质谱仪 - Google Patents

感应装置、焰炬组件、光学发射装置、原子吸收装置以及质谱仪 Download PDF

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Abstract

本文中描述的某些实施例涉及感应装置、焰炬组件、光学发射装置、原子吸收装置以及质谱仪。在某些示例中，所述感应装置包括由所述抗氧化材料制成的线圈。在一些示例中，所述抗氧化感应装置可用于维持焰炬中的感应耦合等离子体。

Description

感应装置、焰炬组件、光学发射装置、原子吸收装置以及质谱仪
优先权要求 
本申请要求于2010年5月5日提交的美国临时申请No.61/331,627的权益及优先权，其全部内容通过引用结合于此。 
技术领域
某些特征、方面及实施例涉及抗氧化感应装置。具体来说，本文中描述的某些实施例涉及可以使用实质上由铝或铝合金组成的抗氧化感应线圈产生和/或维持等离子体的装置。 
背景技术
等离子体是包括电离物质的气态材料。通常，使用铜感应线圈来产生和/或维持等离子体。铜感应线圈很快被氧化为氧化铜，从而改变感应线圈的性能，可能导致利用基于等离子体的仪器进行分析时的误差，并可能导致感应线圈发生故障（failure）。 
发明内容
一方面，描述了一种感应装置，其包括抗氧化材料，并被配置为接纳焰炬，以通过向该焰炬提供射频能量来维持焰炬中的等离子体。 
在某些实施例中，抗氧化材料包括非涂层材料。在一些示例中，非涂层材料包括铝合金、基本上由铝合金组成或由铝合金组成。在一些实施例中，抗氧化材料被选择，以在该抗氧化材料与氧气反应时提供负值的整体电极电位。在其他实施例中，抗氧化材料能维持焰炬中的等离子体达至少十小时而使该材料实质上不被氧化。在一些示例中，感应装置包括被配置为环绕焰炬的感应线圈。在其它示例中，感应装置被配置为板电极，该板电极包括被配置为接纳焰炬的中腔。在其他示例中，感应装置基本上由铝或铝合金组成。在一些实施例中，抗氧化材料电耦合到射频源。在其它实施例中，感应装置包括按重量计至少97%的抗氧化材料。 
另一方面，提供了一种感应装置，其包括抗氧化顺磁材料，并被配置为接纳焰炬，以通过向该焰炬提供射频能量来维持焰炬中的等离子体。 
在某些实施例中，抗氧化顺磁材料包括非涂层材料。在一些实施例中，非涂层顺磁材料包括铝合金、基本上由铝合金组成或由铝合金组成。在一些示例中，抗氧化顺磁材料被选择，以在该抗氧化顺磁材料与氧气反应时提供负值的整体电极电位。在其它实施例中，抗氧化顺磁材料能维持焰炬中的等离子体达至少十小时而使该材料实质上不被氧化。在一些实施例中，感应装置包括被配置为环绕焰炬的感应线圈。在其它实施例中，感应装置被配置为板电极，该板电极包括被配置为接纳焰炬的中腔。在一些实施例中，感应装置基本上由铝组成。在其他实施例中，感应装置基本上由铂组成。在另外的实施例中，抗氧化顺磁材料电耦合到射频源。 
又一方面，公开了一种焰炬组件，其包括焰炬体和感应装置，该感应装置包括抗氧化材料并被配置为接纳焰炬体，以通过向该焰炬体提供射频能量来维持焰炬体中的等离子体。 
在某些实施例中，抗氧化材料包括非涂层材料。在一些实施例中，非涂层材料包括铝合金、基本上由铝合金组成或由铝合金组成。在一些示例中，抗氧化材料是抗氧化顺磁材料。在其他示例中，抗氧化材料能维持焰炬中的等离子体达至少十小时而使该材料实质上不被氧化。在另外的示例中，感应装置包括被配置为环绕焰炬的感应线圈。在某些示例中，感应装置被配置为板电极，该板电极包括被配置为接纳焰炬的中腔。在一些示例中，感应装置基本上由铝组成。在其他示例中，感应装置电耦合到射频源。在一些示例中，感应装置包括按重量计至少97%的抗氧化材料。 
又一方面，描述了一种光学发射装置，其包括：被配置为维持感应耦合等离子体的焰炬体；感应装置，包括抗氧化材料，并被配置为向焰炬体提供射频能量以维持焰炬体中的等离子体；以及光学检测器，被配置为检测向感应耦合等离子体提供的物质的光发射。 
在某些示例中，感应装置包括铝合金、基本上由铝合金组成或由铝合金组成。在一些示例中，感应装置基本上由抗氧化顺磁材料组成。在其他示例中，光学检测器包括光电倍增管或光栅。在一些实施例中，光学发射装置还可包括电耦合至感应装置的射频发生器。 
又一方面，提供了一种原子吸收装置，其包括：被配置为维持感应耦合 等离子体的焰炬体；感应装置，其包括抗氧化材料，并被配置为向焰炬体提供射频能量以维持焰炬体中的等离子体；光源，其被配置为提供光以激发向感应耦合等离子体提供的物质；以及被配置为检测被激发物质的检测器。 
在某些实施例中，感应装置包括铝合金、基本上由铝合金组成或由铝合金组成。在一些示例中，感应装置基本上由抗氧化顺磁材料组成。在其他示例中，光学检测器包括光电倍增管或光栅。在另外的示例中，光学发射装置还可包括电耦合至感应装置的射频发生器。 
又一方面，描述了一种质谱仪，其包括：被配置为维持感应耦合等离子体的焰炬体；感应装置，其包括抗氧化材料，并被配置为向焰炬体提供射频能量以维持焰炬体中的等离子体；以及与腔体流体连通的质量分析仪，其被配置为根据质荷比分离物质。 
在某些示例中，感应装置包括铝合金、基本上由铝合金组成或由铝合金组成。在一些示例中，感应装置包括抗氧化顺磁材料、基本上由抗氧化顺磁材料组成或由抗氧化顺磁材料组成。在一些实施例中，质谱仪包括电耦合至感应装置的射频发生器。在某些示例中，质谱仪可被耦合至另一质谱仪。在一些示例中，质谱仪可被耦合至气相色谱分析系统。在某些实施例中，感应装置包含按重量计至少97%的抗氧化材料。在其他实施例中，感应装置包括非涂层材料。在另外的实施例中，抗氧化材料能维持焰炬中的等离子体达至少十小时而使该材料实质上不被氧化。 
又一方面，公开了一种产生等离子体的方法，其包括：将气体引入焰炬体；使用包括抗氧化材料的感应装置向焰炬提供射频能量；以及点燃焰炬体中的气体以产生等离子体。 
在某些示例中，感应装置包括非涂层抗氧化材料。在其他示例中，感应装置包括铝合金、基本上由铝合金组成或由铝合金组成。在另外的示例中，方法可包括将焰炬体中的等离子体维持至少十小时而实质上不在感应装置上形成氧化。在一些示例中，方法可包括将焰炬体中的等离子体维持至少一百小时而实质上不在感应装置上形成氧化。 
又一方面，提供了一种产生等离子体的方法，其包括：将气体引入焰炬体；使用包括抗氧化顺磁材料的感应装置向焰炬提供射频能量；以及点燃焰炬体中的气体以产生等离子体。 
在某些实施例中，感应装置包括非涂层抗氧化顺磁材料。在其他实施例 中，感应装置包括铝合金、基本上由铝合金组成或由铝合金组成。在一些实施例中，方法可包括将焰炬体中的等离子体维持至少十小时而实质上不在感应装置上形成氧化。在另外的实施例中，方法可包括将焰炬体中的等离子体维持至少一百小时而实质上不在感应装置上形成氧化。 
在其他方面，公开了一种促进等离子体产生的方法。该方法包括提供包括抗氧化材料的感应装置。在一些方面，提供了一种促进等离子体产生的方法。该方法包括提供包括抗氧化顺磁材料的感应装置。在另外的方面，公开了一种促进等离子体产生的方法。该方法包括提供基本上由抗氧化材料组成的感应装置。在一些方面，提供了一种促进等离子体产生的方法，该方法包括提供基本上由抗氧化顺磁材料组成的感应装置。在其他方面，提供了一种促进等离子体产生的方法，该方法包括提供由抗氧化材料组成的感应装置。在某些方面，描述了一种促进等离子体产生的方法，该方法包括提供由抗氧化顺磁材料组成的感应装置。在另外的方面，提供了一种促进等离子体产生的方法，该方法包括提供包括铝合金的感应装置。在一些方面，公开了一种促进等离子体产生的方法，该方法包括提供包括铝的感应装置。在另外的方面，提供了一种促进等离子体产生的方法，该方法包括提供基本上由铝合金组成的感应装置。在其它方面，公开了一种促进等离子体产生的方法，该方法包括提供基本上由铝组成的感应装置。在另外的方面，提供了一种促进等离子体产生的方法，该方法包括提供由铝合金组成的感应装置。在一些方面，描述了一种促进等离子体产生的方法，该方法包括提供由铝组成的感应装置。 
下文将对另外的方面、特征、实施例以及示例进行更详细地描述。 
附图说明
结合附图在下文对某些例举实施例进行了更详细地描述，其中： 
图1是根据某些示例的围绕焰炬的感应线圈的示意图； 
图2A是根据某些示例的圆形感应装置的侧视图； 
图2B是根据某些示例的圆形感应装置的俯视图； 
图3是根据某些示例的矩形的板感应装置的侧视图； 
图4是根据某些示例的用于维持感应耦合等离子体的部件的示意图； 
图5是根据某些示例的光学发射装置的框图； 
图6是根据某些示例的单束原子吸收装置的框图； 
图7是根据某些示例的双束原子吸收装置的框图； 
图8是根据某些示例的质谱仪的框图。 
这里的特定图形显示及描述可能在某些情况下会涉及线圈结构。当使用具有线圈的感应装置时，可取决于所需的等离子体或仪器结构改变线圈的匝数。此外，根据所需的将要进行的分析，气体参数和即将被分析的物质等可有所不同。对于本领域中的普通技术人员，在了解了本公开的益处后，将能够针对本文所描述的抗氧化感应装置选择合适的操作参数来使用。 
具体实施方式
这里描述的某些实施例涉及包括抗氧化感应装置的装置。在某些例子中，抗氧化感应装置可被用于基于等离子体的装置中，并可抵抗现有铜制感应线圈经常遇到的氧化。抗氧化装置的实施例可提供更长的使用寿命，同时仍可提供合适的能量以维持和/或产生感应耦合等离子体。 
在某些示例中，这里所描述的抗氧化感应装置可采取多种不同形式。例如，感应装置可以采取电耦合到射频（RF）发生器和/或射频发射器的导线线圈的形式。在其他示例中，抗氧化感应装置可采取与射频发生器电连通的一个或多个板（如圆形或矩形板）或圆形线圈的形式。在一些示例中，可通过设置由抗氧化材料制成的与射频发生器电连通的导线线圈来构造感应装置。导线线圈可围绕腔体（如焰炬体（torch body））进行卷绕，以向该腔体提供射频能量。在抗氧化感应装置为线圈形式的实施例中，抗氧化感应装置在此处称为感应线圈或负载线圈。然而，在其他示例中，感应装置可为板电极的形式。在使用板电极时，板电极可单独使用或与一个或多个其它板电极结合使用（如果需要）。 
在某些实施例中，大多数感应耦合等离子体（ICP）发生器负载线圈由铜制成。由于射频电流是高度流通的且线圈靠近高温等离子体，铜线圈会随着时间的流逝而氧化且劣化。随着铜感应线圈的老化，氧化铜薄片（flake）可能使负载线圈短路，从而导致电弧的产生和线圈故障。氧化铜也是样品污染源。在操作中，氧化铜可几乎在瞬间形成，并且在100小时的操作后，铜负载线圈会表现出明显的氧化。其他负载线圈处理方法包括在铜上镀导电金属（如金或银）。这些镀层可能溅射到焰炬玻璃上，导致磁场与等离子体的 错误耦合，或者镀层可能开裂，导致电弧的产生和线圈故障。 
在某些实施例中，本文所描述的抗氧化感应装置可由抗氧化材料制成，这样的材料能够提供可以操作至少10小时、20小时、50小时、100小时或者更久而基本上不在感应装置的表面上形成任何干扰氧化物的感应装置。在其他示例中，抗氧化感应装置可提供与铜感应线圈大致上相同的性能特征，而在感应装置上没有不需要的表面氧化。 
在某些实施例中，本文所描述的感应装置可包括抗氧化材料。在某些示例中，抗氧化材料可以为非涂层材料。如上所述，涂层有可能剥落并妨碍基于等离子体的装置的操作。在一些实施例中，可能期望用于感应线圈的抗氧化材料基本上由具有高导电性的抗氧化金属组成，如铝、金或银组成。在一些示例中，抗氧化材料可以是具有少量添加物以增强其强度的合金。例如，抗氧化材料可包括带有少量的锰或其他金属以提高线圈强度的铝。用于制作抗氧化感应装置的示例性材料包括但不局限于铝合金，诸如，3003系列铝合金（97.1%的铝）、1000系列铝合金（99.5%的铝）或其他例如来自McMaster-Carr(www.mcmaster.com)的市场上可购买的合金。在某些实施例中，抗氧化材料包括以重量计至少95%的抗氧化金属，更具体来说，包括以重量计约96%、97%、98%、99%或更高比例的抗氧化金属。在一些示例中，抗氧化材料基本上由铝、金或银组成，并且可以含有少量杂质或掺杂物，以使该材料适合用作感应装置。包括此处指定材料含量的感应线圈和板电极均可使用。 
在某些实施例中，抗氧化感应装置可包括顺磁性抗氧化材料。不希望被任何特定的科学理论所约束，与抗磁材料所提供的磁场类型和性质相比，抗氧化材料的顺磁性质可改变向等离子体焰炬提供的磁场。此外，可能还有许多的抗氧化材料存在，如已处于氧化形式的材料，但这些材料通常都不是顺磁性的且可能不适合用于感应装置。示例性的抗氧化顺磁材料类型包括但不限于铝和铂。在某些使用顺磁材料的实施例中，抗氧化感应装置可为基本上由抗氧化顺磁材料组成的线圈（coiled wire）的形式。在一些示例中，抗氧化感应装置可为包括按重量计至少95%、96%、97%、98%、99%或更高比例的抗氧化顺磁材料的线圈。在其他实例中，抗氧化感应装置可为包括按重量计至少95%、96%、97%、98%、99%或更高比例的抗氧化顺磁材料的板电极的形式。 
在某些实施例中，抗氧化感应装置可包括非氧化物抗氧化材料。该非氧化物材料可为铝、金、铂、银或其非氧化物合金。抗氧化感应装置可为基本上由非氧化物抗氧化材料组成的线圈的形式。在一些示例中，非氧化物抗氧化感应装置可为包括按重量计至少95%、96%、97%、98%、99%或更高比例的非氧化物抗氧化材料的线圈。在其他实例中，抗氧化感应装置可为包括按重量计至少95%、96%、97%、98%、99%或更高比例的非氧化物抗氧化材料的板电极的形式。 
在一些实施例中，抗氧化材料可为或可包括当与氧气发生反应时将提供整体负电极电位的材料。例如，可根据材料的半反应电极电位来选择材料，使得当材料与氧气反应时，整体电极电位将为负值。此类材料通常可不与氧气发生反应且抗氧化。可从半反应电位的物理表和常用清单中选择合适的材料。 
在某些实施例中，感应线圈的线圈匝数可改变。在一些实施例中，感应线圈可包括从约1/2匝到约20匝，例如约1/2到约10匝或约1-1/2到约10匝，如约2-1/2到约6匝。感应线圈可包括配合或耦合器，从而线圈可安装到和/或电耦合至射频发生器。图1展示了示例性感应线圈。装置100包括具有第一端112、主体114和第二端116的感应线圈。主体114包括可围绕腔体120卷绕的导线。第一端112和第二端116均可电耦合至射频发生器130，从而感应线圈主体114可提供射频能量至腔体120，以维持腔体120中的等离子体。在一些例子中，整个感应线圈可采用由抗氧化材料制成，而在其他例子中，仅围绕腔体120的线圈主体114包括抗氧化材料，而感应线圈的其他部分可由其他可抗氧化或可不抗氧化的导电材料制成。 
在某些示例中，抗氧化感应装置可为板感应装置的形式，如板电极的形式。参考图2A和2B，抗氧化感应装置200包括支撑体或板205以及均安装到支撑体205的第一板电极210和第二板电极220。第一板电极210和第二板电极220的每个可构造为在电极内部215内容纳腔体。支撑体或板205可电耦合至射频发射器或射频发生器，以提供射频能量至第一板电极210和第二板电极220。在此例子中，第一板电极210和第二板电极220可在相同频率下运行或可被个别调整来提供不同的频率。在图2A和2B所示的构造中，电极210和220大体上为圆形，并具有中心圆形空腔，被构造为以容纳腔体，如焰炬体。在这里所述的其他示例中，感应装置的形状可为非圆形。在某些 实例中，支撑体205可被配置为接地板，例如如共同拥有的第7,511,246号美国专利（此专利的全部公开内容据此以引用的方式并入本文，用于所有目的）中所述。 
在某些实施例中且参考图3，感应装置可包括板电极300，如，平板电极，该板电极300包括主体310和中腔或开口320。尽管图3的装置300大体上为矩形，但板电极也可采用其他形状，如圆形、卵形、椭圆形等。感应装置300的主体310可包括抗氧化材料，使得在操作中感应装置主体310的表面上实质上不形成氧化物。可设定中腔320的大小并对其进行布置以容纳腔体或焰炬体。板感应装置300可单独使用，也可与其他电极（如另一板电极）结合使用。在一些实施例中，使用了两个板电极，并都电耦合至射频发生器源，使得板电极可提供射频能量至腔体以维持腔体中的等离子体。必要时，每个板电极均可电耦合至如这里所述的接地板。 
在某些实施例中，这里所描述的抗氧化感应装置可与等离子体焰炬一起使用，以维持等离子体焰炬中的等离子体。图4展示了一构造。感应耦合等离子体装置400包括腔体405，该腔体405包括三个或更多管（如管410、420和430）。管410流体耦合至气体源（如氩气）和样品引入装置（如雾化器或其他装置）。氩气使样品雾化（aerosolize）并将其带入等离子体440的解溶剂化和离子化区域。管420可被构造为提供贯穿管430的切向气流以将等离子体440与管430隔离。不希望被任何特定的科学理论所约束，气体由入口450引入，且切向流运作使中心管410的内壁冷却并使等离子体440呈径向集中。射频抗氧化感应线圈460可被电耦合至射频发生器（未显示）并被配置为在气体被电弧、电火花等离子化后维持等离子体440。对于本领域的普通技术人员，在了解了本公开内容的益处后，将能够选择或设计合适的等离子体，包括但不限于感应耦合等离子体、直流等离子体、微波感应等离子体等；且合适的等离子体生成装置可从众多的制造商处购买，这些制造商包括但不限于PerkinElmer Health Sciences,Inc.(Waltham,MA)（珀金埃尔默健康科学有限公司（马萨诸塞州沃尔瑟姆））、Varian Instruments,Inc.(Palo Alto,Calif.)（瓦里安仪器有限公司（加利福尼亚州帕洛阿尔托））、Teledyne Leeman Labs,(Hudson,N.H.)（美国利曼-徕伯斯公司（新罕布什尔州哈得逊））以及Spectro Analytical Instruments(Kleve,Germany)（斯派克分析仪器（德国克莱沃））。 
在某些实施例中，抗氧化感应装置可用于低流动等离子体，如共同转让的第11/372,996号美国专利申请（该申请的全部公开内容据此以引用的方式并入本文，用于所有目的）中所述的。在其他示例中，这里所描述的抗氧化感应装置可用于感应耦合且电容耦合的等离子体，或用于电容耦合等离子体。 
在某些示例中，这里所描述的抗氧化感应装置可用于如图5所示的光学发射光谱仪（OES）。随着化学物质被原子化和/或离子化，最外面的电子会经历跃迁，因此可能发射光（可能包括非可见光）。例如，当原子的电子处于激发态时，电子在衰变到更低能量状态的过程中会发射光形式的能量。对于本领域的普通技术人员，在了解了本公开内容的益处后，将能够很容易地选择用于监测来自激发原子和离子的光发射的合适波长。示例的光发射波长包括但不限于以下所述：对于铝，为396.152纳米；对于砷，为193.696纳米；对于硼，为249.772纳米；对于铍，为313.107纳米；对于镉，为214.440纳米；对于钴，为238.892纳米；对于铬，为267.716纳米；对于铜，为224.700纳米；对于铁，为259.939纳米；对于锰，为257.610纳米；对于钼，为202.031纳米；对于镍，为231.604纳米；对于铅，为220.353纳米；对于锑，为206.836纳米；对于硒，为196.206纳米；对于钽，为190.801纳米；对于钒，为309.310纳米；以及对于锌，为206.200纳米。如本领域所知的，根据物质的状态（如原子、离子等）以及根据衰变电子跃迁的能级差，光发射的精确波长可被红移或蓝移。 
再次参考图5，OES装置500包括壳体505、样品引入装置510、原子化装置520和检测装置530，原子化装置520典型地是感应耦合等离子体。根据样品的性质，样品引入装置510可有所不同。在某些示例中，样品引入装置510可为被配置为将液态样品雾化以便引入到原子化装置520的雾化器。在其他示例中，样品引入装置510可为被配置为接纳可直接注入或引入到原子化装置的样品的注入器。必要时，样品引入装置510可包括低流动注入器，例如如共同拥有的在2011年5月4日提交的美国专利申请第13/100,416号（该申请的全部公开内容据此以引用的方式并入本文）中所述的低流动注入器。对于本领域的普通技术人员，在了解了本公开内容的益处后，将能够很容易地选择其他适合的用于引入样品的装置和方法。原子化装置520通常是包括如这里所述的抗氧化感应装置的等离子体。必要时，原子 化装置可包括传统的Fassel焰炬或可包括低流动等离子体焰炬。在美国专利申请第13/100,416号中描述了低流动焰炬的示例类型。检测装置530可为多种形式，且可为任何可检测光发射（如光发射525）的适合的装置。例如，检测装置530可包括适合的光学器件，如透镜、反射镜、棱镜、窗、带通滤波器等。检测装置530也可包括光栅（如中阶梯光栅），以提供多通道OES装置。如中阶梯光栅的光栅可允许同时检测多个发射波长。光栅可位于单色仪或其他适合的装置内，以选择一个或多个特定波长来监测。在某些示例中，检测装置530可包括电荷耦合装置（CCD）、平面板检测器或其他适合类型的检测器。在其他例子中，OES装置可被配置为实现傅里叶变换，以提供同时检测多个发射波长。检测装置可被配置为在大的波长范围内监测发射波长，这个范围包括但不限于紫外线、可见光、近红外和远红外等。OES装置500还可包括适合的电子器件（如微处理器和/或计算机）以及适合的电路，以提供所需的信号和/或用于数据采集。适合的其它装置和电路在本领域已知且可见于如在市场上可购买的OES装置，如PerkinElmer Health Sciences,Inc.在市场销售的Optima2100DV系列和Optima5000DV系列OES装置。可选放大器540可操作以增强信号535，如放大来自检测光子的信号，并将信号提供到显示器550，显示器550可为读出器、计算机等。在信号535充分大足以被显示或检测的示例中，放大器540可被省略。在某些示例中，放大器540是被配置为接收来自检测装置530的信号的光电倍增管。然而，在了解了本公开内容的益处后，本领域的普通技术人员将选择其他用于放大信号的适合的装置。在了解了本公开内容的益处后，本领域的普通技术人员将还能够使用此处公开的原子化装置改造现有的OES装置以及设计使用此处公开的原子化装置的新的OES装置。OES装置还可包括自动取样器，如PerkinElmer Health Sciences,Inc.（珀金埃尔默健康科学有限公司）在市场上销售的AS90和AS93自动取样器，或可从其他供应商处获得的类似装置。 
在某些实施例中，这里所描述的抗氧化感应装置可用于原子吸收（AA）光谱仪。在等离子体中或离开等离子体的原子和离子会吸收某些波长的光来为从较低能级至较高能级的跃迁提供能量。原子或离子可包括从基态到较高能级跃迁而产生的多个谐振谱线。促进此跃迁所需的能量可有众多来源，如热、火焰、等离子体、电弧、电火花、阴极射线灯、激光器等，如下文进一步所述。在了解了本公开内容的益处后，本领域的普通技术人员将能够很容 易地选择用于提供此种能量的适合的源和用于提供此种能量的适合波长的光。 
在某些示例中，例举的原子吸收光谱仪如图6所示。单束原子吸收装置600包括壳体605、电源610、灯620、样品引入装置625、原子化装置630、检测装置640、可选放大器650和显示器660。电源610可被配置为向灯620供电，灯620提供供原子和离子吸收的一个或多个波长的光622。适合的灯包括但不限于汞灯、阴极射线灯、激光器等。可使用适合的斩波器或脉冲化电源将灯脉冲化，或在实现了激光器的例子中，激光器可使用选定的频率，如5、10或20次/秒，被脉冲化。灯620的确切配置可有所不同。例如，灯620可提供沿原子化装置630轴向的光，或可提供沿原子化装置630径向的光。图6中所示示例被配置用于从灯620提供轴向的光。如以引用方式并入这里的共同转让的申请中所述，使用轴向观测的信号可具有信噪比优势。原子化装置630通常包括抗氧化感应装置和等离子体焰炬。如参考图5所述，等离子体焰炬可为传统等离子体焰炬或低流动等离子体焰炬，且必要时样品引入装置625可包括或使用低流动注入器。随着样品在原子化装置630中被原子化和/或离子化，来自灯620的入射光622可激发原子。换而言之，由灯620提供的光622的一部分可被原子化装置630中的原子和离子吸收。光635的剩余部分可被透射至检测装置640。检测装置640可通过例如棱镜、透镜、光栅和例如如上文针对OES装置所讨论的那些其他适合的装置来提供一个或多个适合的波长。信号可被提供至可选放大器650，以增强提供给显示器660的信号。为获取在原子化装置630中样品所吸收的量，可将空白物质（blank）（如水）先于样品引入以提供100%透射比参考值。一旦样品被引入到原子化腔体，所透射的光的量可被测定，且在具有样品的情况下透射的光的量可除参考值以获得透射比。透射比的负log10等于吸光率。原子吸收装置600还可包括适合的电子器件（如微处理器和/或计算机）和适合的电路，以提供期望信号和/或用于数据采集。适合的其它装置和电路可见于例如市场上销售的原子吸收装置，如PerkinElmer Health Sciences,Inc（珀金埃尔默健康科学有限公司）在市场销售的AAnalyst系列光谱仪。在了解了本公开内容的益处后，本领域的普通技术人员将能够使用此处公开的原子化装置改造现有的原子吸收装置以及使用此处公开的原子化装置设计新的原子吸收装置。原子吸收装置还可包括本领域中已知的自动取样器，如PerkinElmer  Health Sciences,Inc（珀金埃尔默健康科学有限公司）在市场上销售的AS-90A、AS-90plus和AS-93plus自动取样器。 
在某些实施例中，本文所描述的抗氧化感应装置可用于双束原子吸收装置。如图7所示，双束原子吸收装置700包括壳体705、电源710、灯720、原子化装置765、检测装置780、可选放大器790和显示器795。电源710可被配置为向灯720供电，灯720提供供原子和离子吸收的一个或多个波长的光725。适合的灯包括但不限于汞灯、阴极射线灯、激光器等。可使用适合的斩波器或脉冲化的电源将灯脉冲化，或在实现了激光器的例子中，激光器可以以选定的频率，如5、10或20次/秒，被脉冲化。灯720的配置可有所变化。例如，灯720可提供沿原子化装置765轴向的光，或可提供沿原子化装置765径向的光。图7所示示例被配置为从灯720提供轴向的光。如上所述，使用轴向观测的信号可具有信噪比优势。原子化装置765可为包括抗氧化感应装置的感应耦合等离子体。必要时，原子化装置765的焰炬可为传统焰炬或如参照图5所述的低流动等离子体焰炬，且所使用的任何样品引入装置（未示出）可包括传统注入器或如参考图5和6所述的低流动注入器。随着样品在原子化装置765中被原子化和/或离子化，来自灯720的入射光725可激发原子。换而言之，由灯720提供的光725的一部分可被原子化装置765中的原子和离子吸收。光767的剩余部分被透射至检测装置780。在使用双束的例子中，入射光725可被分束器730分割，使得光的一部分（例如，约10%至约90%）可作为光束735被透射至原子化装置765，而剩下的部分光可作为光束740被透射至透镜750和755。可使用组合器770（如半镀银镜）将光束重新组合，且组合的信号775可被提供至检测装置780。然后，可确定参考值与样品值之比，以计算样品的吸光率。检测装置780可通过例如棱镜、透镜、光栅和例如如上文针对OES装置所述的那些本领域已知的其他适合的装置来提供一个或多个适合的波长。信号785可被提供至可选放大器790以增强提供给显示器795的信号。原子吸收装置700还可包括本领域已知的适合的电子器件（如微处理器和/或计算机）和适合的电路，以提供所需信号和/或用于数据采集。适合的其它装置和电路可见于例如市场上销售的原子吸收装置，如PerkinElmer Health Sciences,Inc（珀金埃尔默健康科学有限公司）在市场上销售的AAnalyst系列光谱仪。在了解了本公开内容的益处后，本领域的普通技术人员将能够使用此处公开的感应装置改造现 有的双束原子吸收装置以及使用此处公开的感应装置设计新的双束原子吸收装置。原子吸收装置还可包括本领域中已知的自动取样器，如PerkinElmerHealth Sciences,Inc（珀金埃尔默健康科学有限公司）在市场上销售的AS-90A、AS-90plus和AS-93plus自动取样器。 
在某些实施例中，本文所描述的抗氧化感应装置可用于质谱仪中。当抗氧化感应装置用于质谱仪中时，会减少形成氧化物的机会以及来自此类氧化物的污染的可能性。图8展示了示例的质谱仪装置。质谱仪装置800包括样品引入装置810、原子化装置820、质量分析仪830、检测装置840、处理装置850和显示器860。样品引入装置810、原子化装置820、质量分析仪830和检测装置840可通过一个或多个真空泵在减压状态下运行。然而，在某些示例中，仅质量分析仪830和检测装置840可在减压状态下运行。样品引入装置810可包括被构造为向原子化装置820提供样品的入口系统。入口系统可包括一个或多个批量入口（batch inlet）、直接探头入口（direct probe inlet）和/或色谱入口（chromatographic inlet）。样品引入装置810可为可传送固态、液态或气态样品至原子化装置820的注入器、雾化器或其他适合的装置。必要时，样品引入装置810可包括低流动注入器，如参考图5-7所述。原子化装置820可为包括抗氧化感应装置的装置，如包括如本文所述的抗氧化感应装置的感应耦合等离子体装置。原子化装置820中存在的任何焰炬可为传统等离子体焰炬或如参考图5-7所述的低流动等离子体焰炬。质量分析仪830可为多种形式，其形式大致取决于样品性质和所需分辨率等，下文中将进一步讨论示例的质量分析仪。检测装置840可为可与现有质谱仪一起使用的任何适合的检测装置，如电子倍增器、法拉第杯、涂层感光板（coated photographic plate）、闪烁检测器等，以及本领域的普通技术人员在了解了本公开内容的益处后将选择的其他适合的装置。处理装置850通常包括微处理器和/或计算机以及适合的软件，用于对被引入到质谱仪装置800的样品进行分析。处理装置850可访问一个或多个数据库，以确定被引入到质谱仪装置800的物质的化学身份。本领域中已知的其他适合的附加装置也可与质谱仪装置2000一起使用，这些装置包括但不限于自动取样器，如PerkinElmer Health Sciences,Inc（珀金埃尔默健康科学有限公司）在市场上销售的AS-90plus和AS-93plus自动取样器。 
在某些示例中，质谱仪装置800的质量分析仪830可为多种形式，其形 式取决于所需的分辨率和引入的样品的性质。在某些示例中，质量分析仪为扫描质量分析仪、磁场扇形分析仪（如用于单聚焦和双聚焦质谱仪装置中）、四极质量分析仪、离子阱分析仪（如回旋加速器、四极离子阱）、飞行时间分析仪（如基质辅助激光解吸电离飞行时间分析仪（matrix-assisted laser desorbed ionization time of flight analyzer））和其他可分离具有不同质荷比的物质的适合的质量分析仪。抗氧化感应装置可用于包括许多不同类型的离子化方法的质谱仪装置。例如，可使用电子轰击源、化学离子化源、场离子化源和解吸源，如被构造为用于快原子轰击、场解吸、激光解吸、等离子体解吸、热解吸、电流体动力学离子化（electrohydrodynamic ionization）/解吸等的源。在另外的示例中，质谱仪中常用的热喷雾离子化源、电喷雾离子化源或其他离子化源和装置可与本文所述的抗氧化感应装置一起使用。 
在一些示例中，本文所公开的质谱仪装置可与一种或多种其它分析技术结合使用。例如，质谱仪装置可与用于执行液相色谱分析、气相色谱分析、毛细管电泳和其它适合的分离技术的装置结合使用。当质谱仪装置与气相色谱仪耦合时，可能期望包括合适的接口（如阱、射流分离器等），以将样品从气相色谱仪引入到质谱仪装置。当质谱仪装置与液相色谱仪耦合时，也可能需要包括合适的接口，以获得在液相色谱分析和质谱分析中使用的体积差（differences in volume）。例如，可使用分离接口（split interface），使得仅从液相色谱仪中出来的少量样品可被引入到质谱仪装置。离开液相色谱仪的样品也可沉积在合适的线路、槽或腔体中，以便输送至质谱仪装置的原子化装置。在某些示例中，液相色谱仪可包括被配置为在样品通过已加热的毛细管时蒸发并雾化样品的热喷雾器。对于本领域的普通技术人员，在了解了本公开内容的益处后，将能够很容易地选择用于将液态样品从液相色谱仪引入到质谱仪装置的其他合适的装置。在某些示例中，至少其中一个包括抗氧化感应装置的多个质谱仪装置可彼此结合，以便进行串联质谱分析。例如，一个质谱仪装置可包括第一类型的质量分析仪，而第二质谱仪装置可包括与第一质谱仪装置不同或类似的质量分析仪。在其他示例中，第一质谱仪装置可操作以隔离分子离子，而第二质谱仪装置可操作以分割（fragment）/检测所隔离的分子离子。在了解了本公开内容的益处后，本领域的普通技术人员将能够设计结合的质谱仪装置，其中至少一个质谱仪装置包括抗氧化感应装置。 
在一些示例中，抗氧化材料可用于增压装置（boost device）中，例如如 美国专利申请第11/156,274号中所述的增压装置，上述申请在2005年6月17日提交，其全部公开内容据此以引用的方式并入本文，用于所有目的。在某些实施例中，增压装置可被配置为由抗氧化材料（如铝、金或银）制成的线圈。在一些示例中，增压装置包括线圈，而该线圈包括铝合金、基本上由铝合金组成或由铝合金组成。 
下文更详细地描述了某些具体的例子，以进一步说明本文所述技术的某些方面和特征。 
示例1
当进行测试时，铜负载线圈被氧化。随着时间推移，此氧化会变得过度且导致负载线圈故障。由3003合金（可从McMaster-Carr(www.mcmaster.com)购买）制成的铝负载线圈已经过100小时的最大功率测试。负载线圈通常是内外都冷却过的。测试仪器使用氩气来对线圈进行内冷却。然后，此氩气穿过焰炬并用于维持等离子体。氩气冷却速率为20公升/分，同时100cfm的空气穿过焰炬箱，这也对线圈的冷却有辅助作用。所使用的仪器是PerkinElmer Health Sciences,Inc（珀金埃尔默健康科学有限公司）在市场上销售的NexION300。 
铝线圈显示出与铜负载线圈类似的品质，如易燃、稳定性、等离子体耦合、等离子体功率和温度、位于负载线圈中的等离子体和样品加载，至少在第一级。经过测试的3003合金纯度为97.1%，其中锰是主要添加物，用于提高强度。1000系列合金（纯度为99.5%或更高）可用于代替3003合金，或者可以使用其他适合的抗氧化材料。 
下面的表1和2展示了在上述装置中使用铝负载线圈获得的代表性数据。 
表1 
Figure DEST_PATH_GDA0000441376610000151
表2 
Figure DEST_PATH_GDA0000441376610000161
所获得的测量值与使用铜负载线圈可获得的测量值一致。然而，在铝合金感应装置上实质上视觉上观察不到氧化。这些结果与抗氧化感应装置一致，该抗氧化感应装置提供至少可与铜感应线圈相媲美的结果，而同时实质上不受到不需要的氧化。 
当介绍这里所公开的方面、实施例和示例的元件时，词“一个”以及“所述”意在表示有一个或多个元件。术语“包括”和“具有”意为开放式的，且指可能存在所列元件之外的其它元件。在了解了本公开内容的益处后，本领域中的普通技术人员将认识到示例的各种部件可与其他示例中的各种部件可互换，或可被其他示例中的各种部件替代。 
尽管上文已描述了某些方面、示例和实施例，但在了解了本公开内容的益处后，本领域中的普通技术人员将认识到对所公开的例示方面、示例和实施例的增加、替代、修改和变更都是可能的。 

Claims (43)

1.一种感应装置，其特征在于：包括抗氧化材料并被配置为接纳焰炬，以通过向所述焰炬提供射频能量来维持所述焰炬中的等离子体，所述抗氧化材料能维持所述焰炬中的所述等离子体达至少十小时而使所述材料实质上不被氧化。 
2.如权利要求1所述的感应装置，其特征在于：所述抗氧化材料包括非涂层材料。 
3.如权利要求2所述的感应装置，其特征在于：所述非涂层材料包括铝合金。 
4.如权利要求2所述的感应装置，其特征在于：所述抗氧化材料被选择，以在所述抗氧化材料与氧气反应时提供负的整体电极电位。 
5.如权利要求1所述的感应装置，其特征在于：所述感应装置包括被配置为围绕所述焰炬的感应线圈。 
6.如权利要求1所述的感应装置，其特征在于：所述感应装置被配置为板电极，所述板电极包括被配置为接纳所述焰炬的中腔。 
7.如权利要求1所述的感应装置，其特征在于：所述感应装置基本上由铝合金组成。 
8.如权利要求1所述的感应装置，其特征在于：所述抗氧化材料电耦合到射频源。 
9.一种感应装置，其特征在于：包括抗氧化顺磁材料并被配置为接纳焰炬，以通过向所述焰炬提供射频能量来维持所述焰炬中的等离子体，所述抗氧化顺磁材料能维持所述焰炬中的等离子体达至少十小时而使所述材料实质上不被氧化。 
10.如权利要求9所述的感应装置，其特征在于：所述抗氧化顺磁材料包括非涂层顺磁材料。 
11.如权利要求10所述的感应装置，其特征在于：所述非涂层顺磁材料包括铝合金。 
12.如权利要求9所述的感应装置，其特征在于：所述抗氧化顺磁材料被选择，以在所述抗氧化顺磁材料与氧气反应时提供负的整体电极电位。 
13.如权利要求9所述的感应装置，其特征在于：所述感应装置包括被 配置为围绕所述焰炬的感应线圈。 
14.如权利要求9所述的感应装置，其特征在于：所述感应装置被配置为板电极，所述板电极包括被配置为接纳所述焰炬的中腔。 
15.如权利要求9所述的感应装置，其特征在于：所述感应装置基本上由铝合金组成。 
16.如权利要求9所述的感应装置，其特征在于：所述感应装置基本上由铂组成。 
17.如权利要求9所述的感应装置，其特征在于：所述抗氧化顺磁材料电耦合到射频源。 
18.一种焰炬组件，其特征在于包括： 
焰炬体；和 
感应装置，包括抗氧化材料并被配置为接纳所述焰炬体，以通过向所述焰炬体提供射频能量来维持所述焰炬体中的等离子体， 
而且所述抗氧化材料能维持焰炬中的等离子体达至少十小时而使所述材料实质上不被氧化。 
19.如权利要求18所述的焰炬组件，其特征在于：所述抗氧化材料包括非涂层材料。 
20.如权利要求19所述的焰炬组件，其特征在于：所述非涂层材料包括铝合金。 
21.如权利要求18所述的焰炬组件，其特征在于：所述抗氧化材料为抗氧化顺磁材料。 
22.如权利要求18所述的焰炬组件，其特征在于：所述感应装置包括被配置为围绕所述焰炬的感应线圈。 
23.如权利要求18所述的焰炬组件，其特征在于：所述感应装置被配置为板电极，所述板电极包括被配置为接纳所述焰炬的中腔。 
24.如权利要求18所述的焰炬组件，其特征在于：所述感应装置基本上由铝合金组成。 
25.如权利要求18所述的焰炬组件，其特征在于：所述感应装置电耦合到射频源。 
26.一种光学发射装置，其特征在于包括： 
焰炬体，被配置为维持感应耦合等离子体； 
感应装置，包括抗氧化材料并被配置为向所述焰炬体提供射频能量，以维持所述焰炬体中的等离子体，而且所述抗氧化材料能维持焰炬中的等离子体达至少十小时而使所述材料实质上不被氧化；和 
光学检测器，被配置为检测向所述感应耦合等离子体提供的物质的光发射。 
27.如权利要求26所述的光学发射装置，其特征在于：所述感应装置基本上由铝合金组成。 
28.如权利要求26所述的光学发射装置，其特征在于：所述感应装置基本上由抗氧化顺磁材料组成。 
29.如权利要求26所述的光学发射装置，其特征在于：所述光学检测器包括光电倍增管或光栅。 
30.如权利要求26所述的光学发射装置，其特征在于：还包括电耦合至所述感应装置的射频发生器。 
31.一种原子吸收装置，其特征在于包括： 
焰炬体，被配置为维持感应耦合等离子体； 
感应装置，包括抗氧化材料并被配置为向所述焰炬体提供射频能量，以维持所述焰炬体中的等离子体，而且所述抗氧化材料能维持焰炬中的等离子体达至少十小时而使所述材料实质上不被氧化； 
光源，被配置为提供光以激发向所述感应耦合等离子体提供的物质；和 
检测器，被配置为检测被激发的物质。 
32.如权利要求31所述的原子吸收装置，其特征在于：所述感应装置基本上由铝合金组成。 
33.如权利要求31所述的原子吸收装置，其特征在于：所述感应装置基本上由抗氧化顺磁材料组成。 
34.如权利要求31所述的原子吸收装置，其特征在于：所述检测器包括光电倍增管或光栅。 
35.如权利要求31所述的原子吸收装置，其特征在于：还包括电耦合至所述感应装置的射频发生器。 
36.一种质谱仪，其特征在于包括： 
焰炬体，被配置为维持感应耦合等离子体； 
感应装置，包括抗氧化材料并被配置为向所述焰炬体提供射频能量，以 维持所述焰炬体中的等离子体，而且所述抗氧化材料能维持焰炬中的等离子体达至少十小时而使所述材料实质上不被氧化；和 
质量分析仪，与腔体流体连通并被配置为根据质荷比分离物质。 
37.如权利要求36所述的质谱仪，其特征在于：所述感应装置基本上由铝合金组成。 
38.如权利要求36所述的质谱仪，其特征在于：所述感应装置基本上由抗氧化顺磁材料组成。 
39.如权利要求36所述的质谱仪，其特征在于：所述感应装置由铝合金组成。 
40.如权利要求36所述的质谱仪，其特征在于：还包括电耦合至所述感应装置的射频发生器。 
41.如权利要求36所述的质谱仪，其特征在于：还包括耦合至所述质谱仪的附加质谱仪。 
42.如权利要求36所述的质谱仪，其特征在于：还包括耦合至所述质谱仪的气相色谱分析系统。 
43.如权利要求36所述的质谱仪，其特征在于：所述感应装置包括非涂层材料。 
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