CN213163650U - 一种克服空间位置效应的剥蚀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种克服空间位置效应的剥蚀装置，包括样品台、激光头以及剥蚀池，剥蚀池通过连接杆固定于激光头的正下方，剥蚀池为中空的结构，剥蚀池顶部开口处密封安装有供激光穿过的透明窗，其内部腔室由隔环分为内外两层，内层为剥蚀腔，外层为真空腔，剥蚀腔的两侧分别设置有进气管和出气管，真空腔的侧壁上设置有抽真空口并与真空发生器相连接；所述样品台安装于三轴位移平台上，样品台顶面为平整光滑的平面，顶面上分布有用于放置靶样的凹槽。该剥蚀装置利用真空实现对剥蚀池的密封，能够保证剥蚀池整体的密封性；最重要的是，该多靶位剥蚀装置能够克服激光微区原位测试中空间位置效应。

Description

一种克服空间位置效应的剥蚀装置

技术领域

本实用新型提供了一种激光剥蚀池，尤其提供了一种能够克服激光微区原位测试中空间位置效应的剥蚀池，属于激光剥蚀离子体光/质谱分析领域。

背景技术

激光剥蚀电感耦合等离子体光/质谱技术是最为成功和有效的直接对固体样品进行元素或同位素分析的技术之一。进行激光剥蚀电感耦合等离子体光/质谱分析时，样品通常置于剥蚀池内，激光剥蚀样品表面产生分析物气溶胶，载气将其送入等离子体光/质谱仪进行检测。近年来激光剥蚀系统与质谱联用技术在地质、环境、生物、材料、珠宝等领域具有广泛的应用，尤其是地质方面，LA-ICP-MS在锆石、独居石等副矿物定年及微量元素及同位素分析等基础研究有着极大的需求。剥蚀池作为激光剥蚀系统(LA)不可缺少的一部分，对整个系统的分析能力有着很大的影响，剥蚀池的尺寸、腔体的几何形状、内部空间结构等直接影响元素分析的信号稳定性。传统的剥蚀池在激光剥蚀过程中会产生严重的记忆效应、元素分馏等问题，最终影响气溶胶的传输和分析结果的准确性。

常规剥蚀池内部为一个整体的圆柱或长方体空间，分析体积100cm³-200cm³，单脉冲剥蚀后的清洗时间可长达10s，由激光剥蚀产生的分析物气溶胶在剥蚀池里反复旋转，容易污染其他样品表面。而且样品在单一大剥蚀池内的位置不同也会产生不一致的分馏效应，影响结果的准确度。减小剥蚀池体积可以有效降低清洗时间，但这也势必影响对样品的装载能力，会增大实际分析过程样品的更换频率，影响分析的效率和稳定性。尽管剥蚀池的种类繁多，但是应用于地质样品测试方面的设计简单、操作便捷，能够获得较小的位置效应和记忆效应，并且适应针对固定尺寸单矿物靶的单体积剥蚀池仍然较少。想要获得较低的位置效应和记忆效应剥蚀池首要考虑的是剥蚀池的体积要小且需要尽可能的避免气流在剥蚀池内产生的紊流效应。

发明内容

本实用新型提供了一种克服空间位置效应的剥蚀装置，解决了背景技术中的不足，该剥蚀装置利用真空实现对剥蚀池的密封，能够保证剥蚀池整体的密封性；最重要的是，该多靶位剥蚀装置能够克服激光微区原位测试中空间位置效应。

实现本实用新型上述目的所采用的技术方案为：

一种克服空间位置效应的剥蚀装置，至少包括样品台、激光头以及剥蚀池，激光头安装于激光发生器上，所述剥蚀池通过连接杆固定于激光头的正下方，所述剥蚀池为中空的结构，剥蚀池的顶部和底部均呈敞开式，其中顶部开口处密封安装有供激光穿过的透明窗，其内部腔室由隔环分为内外两层，内层为剥蚀腔，外层为真空腔，其中剥蚀腔的两侧分别设置有进气管和出气管，进气管和出气管均穿过真空腔通向外界，真空腔的侧壁上设置有抽真空口，抽真空口与真空发生器相连接；剥蚀池的底部整体平整，且剥蚀池中池壁的底面和隔环的底面上均设置有环形密封圈；所述样品台安装于三轴位移平台上，样品台顶面为平整光滑的平面，顶面上分布有用于放置靶样的凹槽。

所述透明窗采用0.2mm厚氟化钙玻璃，氟化钙玻璃通过压盘和螺钉连接固定在剥蚀池顶部开口处。

所述进气管中进气孔的孔径为0.5mm，出气管中出气孔的孔径为3mm。

所述三轴位移平台通过操作杆或操控软件实现样品台在X、Y、Z三轴方向上的精密位移。

与现有技术相比，本实用新型提供的克服空间位置效应的剥蚀装置具有以下优点：1、本实用新型中为了获得较低的记忆效也同时避免气流在剥蚀池内产生的紊流效应，采用了单池单靶的结构，剥蚀池中设计的进气孔径为0.5mm，出气孔的孔径为3mm，这样在剥蚀池内较高的气体流速下气溶胶颗粒能够快速通过剥蚀池到达ICP进行电离，极大的减小剥蚀池内部的记忆效应。2、为了方便更换样品靶，本实用新型创造性的提出了底部敞开式的剥蚀池结构，样品台搭载于三轴位移平台上能够进行精密位移，为了保障剥蚀池的气密性，保证气溶胶在剥蚀传输过程中不会泄露，本实用新型中创造性的采取了真空密封，通过在剥蚀腔的外围设置真空腔，真空腔连接真空发生器，剥蚀池的底面上设置环形密封圈，以此来实现剥蚀池的密封性。3、本领域中，即使是同一件样品靶，当激光照射在样品靶上的不同位置时，所产生的信号相应强度都是有差别的，这就是位置效应。本实用新型中为了解决这一问题，突破性的将样品台安装于三轴位移平台上，因此在剥蚀前能够利用X轴和Y轴对样品靶进行微调，确保样品靶始终位于激光镜头正下方。

附图说明

图1为本申请提供的克服空间位置效应的剥蚀装置的整体结构示意图；

图2为剥蚀池的纵向剖面示意图；

图3为剥蚀池的横向剖面示意图

图4为样品台的结构示意图；

图5为样品台中上层板的底面结构图；

图6为样品台中下层板的结构图；

图中：1-样品台，2-激光头，3-剥蚀池，4-连接杆，5-透明窗，6-剥蚀腔，7-真空腔，8-进气管，9-出气管，10-抽真空口，11-真空发生器，12-隔环，13-环形密封圈，14-上层板，15-下层板，16-滑轨，17-滑块，18-锁紧装置，19-凹槽，20-把手。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做详细具体的说明。

本实用新型提供的一种克服空间位置效应的剥蚀装置的整体结构如图1所示，包括样品台1、激光头2、剥蚀池3、真空发生器11以及三轴位移平台(图中未画出三轴位移平台)，激光头安装于激光发生器上(图中未画出激光发生器)，所述剥蚀池通过连接杆4固定于激光头的正下方，所述样品台安装于三轴位移平台上，且样品台位于剥蚀池的下方。所述三轴位移平台通过操作杆或操控软件实现样品台在X、Y、Z三轴方向上的精密位移。

剥蚀池的结构如图2和图3所示，所述剥蚀池为中空的结构，剥蚀池的顶部和底部均呈敞开式，其中顶部开口处密封安装有供激光穿过的透明窗5，所述透明窗采用0.2mm厚氟化钙玻璃，氟化钙玻璃通过压盘和螺钉连接固定在剥蚀池顶部开口处。剥蚀池内部腔室由隔环12分为内外两层，内层为剥蚀腔6，外层为真空腔7，其中剥蚀腔的两侧分别设置有进气管8和出气管9，进气管和出气管均穿过真空腔通向外界，所述进气管中进气孔的孔径为0.5mm，出气管中出气孔的孔径为3mm。真空腔的侧壁上设置有抽真空口10并与真空发生器相连接；剥蚀池的底部整体平整，且剥蚀池中池壁的底面和隔环的底面上均设置有环形密封圈13。

所述样品台的结构如图4、图5、图6所示，样品台为双层板式结构，其中上层板14和下层板15之间通过滑轨16和滑块17连接且上层板和下层板之间可相对平移，所述下层板通过螺栓固定于三轴位移平台上，下层板上设置有用于将滑轨和滑块进行锁死的锁紧装置18；上层板的顶面为平整光滑的平面，且上层板的顶面上分布有用于放置靶样的凹槽19，凹槽的内壁上设置有环形密封圈。上层板的边沿处设置有把手20。

本实用新型提供的克服空间位置效应的剥蚀装置的工作原理如下：首先，本实用新型中为了获得较低的记忆效也同时避免气流在剥蚀池内产生的紊流效应，采用了单池单靶的结构。将不同规格的样品靶分别固定在独立的凹槽内，在进行剥蚀时，首先三轴位移平台中的Z轴移动，将样品台顶升至与剥蚀池接触，然后X轴和Y轴进行微调，确保样品靶始终位于激光镜头正下方，定位后启动真空发生器，对剥蚀池内的真空腔抽真空，在真空作用下，剥蚀池的底面上设置环形密封圈与样品台紧密贴合，以此来实现单个剥蚀池的密封性。抽真空后，启动激光并通入载气进行剥蚀，剥蚀池中设计的进气孔径为0.5mm，出气孔的孔径为3mm，这样在剥蚀池内较高的气体流速下气溶胶颗粒能够快速通过剥蚀池到达ICP进行电离，极大的减小剥蚀池内部的记忆效应。剥蚀完毕后关闭激光并停止载气通入，同时停止真空发生器，Z轴向下移动使样品台与剥蚀池脱离。当全部样品靶剥蚀完毕后，需要在样品台上更换样品靶时，可以打开样品台上的锁紧装置，然后握住上层板上的把手并将上层板抽出，能够方便的对样品靶进行更换，更换完毕后推入上层板并将锁紧装置锁死即可。

Claims (3)

1.一种克服空间位置效应的剥蚀装置，至少包括样品台、激光头以及剥蚀池，激光头安装于激光发生器上，其特征在于：所述剥蚀池通过连接杆固定于激光头的正下方，所述剥蚀池为中空的结构，剥蚀池的顶部和底部均呈敞开式，其中顶部开口处密封安装有供激光穿过的透明窗，其内部腔室由隔环分为内外两层，内层为剥蚀腔，外层为真空腔，其中剥蚀腔的两侧分别设置有进气管和出气管，进气管和出气管均穿过真空腔通向外界，真空腔的侧壁上设置有抽真空口，抽真空口与真空发生器相连接；剥蚀池的底部整体平整，且剥蚀池中池壁的底面和隔环的底面上均设置有环形密封圈；所述样品台安装于三轴位移平台上，样品台顶面为平整光滑的平面，顶面上分布有用于放置靶样的凹槽。

2.根据权利要求1所述的一种克服空间位置效应的剥蚀装置，其特征在于：所述透明窗采用0.2mm厚氟化钙玻璃，氟化钙玻璃通过压盘和螺钉连接固定在剥蚀池顶部开口处。

3.根据权利要求1所述的一种克服空间位置效应的剥蚀装置，其特征在于：所述进气管中进气孔的孔径为0.5mm，出气管中出气孔的孔径为3mm。

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