[发明专利]含有气体供应的等离子体光谱学系统

说明书

技术领域

本发明涉及含有作为系统的一部分的用于维持等离子体的气体供应的光谱学系统。该系统用于样品的光谱化学元素分析。

背景

包括以下对本发明的背景的描述以解释本发明的背景。这不应理解为承认在澳大利亚、出版的、已知的或公知常识的一部分中提及的任何材料作为由本申请确定的优先权日期。

所有基于光谱的元素分析器(利用X射线技术的除外)都需要气体供应，例如，用于火焰原子吸收光谱学(FAAS)的乙炔和一氧化二氮或用于感应耦合等离子体(ICP)发射或质谱学的氩。对于微波诱导的等离子体光谱源，较佳的等离子体形成气体是氮，如本申请人的国际申请第PCT/AU01/00805(WO02/04930A1)号的第9-10页中公开的(已被授予美国专利第6,683,272B2号)。

向光谱学系统提供气体供应一般花费较大，例如，每年的气体供应费用与光谱学仪器的最初购买价格几乎相等，并且如果需要将气体供给远距离的位置则甚至可能更高。该费用的重要的因素是供应的气体通常需要高的纯度。例如，商业上供应的氮一般指定为含有氧气和氮气总计的体积小于0.1％。

发明内容

本发明提供了一种光谱学系统，包括用于生成作为光谱源的微波诱导等离子体的喷枪，用于生成氮气的供应的生成器，所述生成器连接到所述喷枪，用于提供维持等离子体的氮气，其中所述生成器由大气空气生成氮气。

用于光谱学的微波诱导等离子体源可借助作为等离子体维持气体的、含有某些氧气的氮气令人满意地工作，并且在某些条件下给出关于光谱学系统的提高的性能。这意味着可由位于光谱学仪器现场的氮气生成器来提供气体供应，对于该仪器输入的气体是大气空气(即，生成器位置处的空气)。例如，可由利用气体选择性过滤膜或利用诸如碳分子筛之类的适当的吸附剂对氧的压力摆动吸附的在光谱学仪器位置处从压缩的大气空气形成富含氮气的气体供应。这一生成器可供应一般包含0.1％至5％体积的残留氧气和诸如氩、CO₂等少量或微量的稀有气体的氮气。根据本发明的微波诱导等离子体光谱学系统可借助这一氮气供应令人满意地工作。

因此，本发明允许使用在现场的氮气生成器，由于不需要获得瓶装高纯度气体的供应所以大大节省了成本，也节省了瓶装气体供应到光谱学仪器的位置的运输的费用。在偏远的位置、进入困难的地点或基础设施水平低下的国家，费用节省可非常大，使得具有能够操作光谱学仪器和不能操作光谱学仪器之间的差别。

较佳地是用于本发明的所生成的氮气包含约0.1％至约3.0％体积的氧气。更佳的是氮气包含约0.1％至约2.0％体积的氧气。更佳的是氮气包含约0.5％至约1.5％体积的氧气。

认为根据本发明的光谱学系统的提高的灵敏度从氮气中约0.1％体积的氧气含量开始增加并在氮气包含约1％至2％体积的氧气时最大化，然后对于大于约2％体积的氧气的浓度而减小。进行了进一步的实验以确定关于氧气含量的范围。

较佳的是本发明的生成器通过从空气供应中吸附氧气来工作。

为了更好的理解本发明并示出怎样执行本发明，将参考附图说明仅作为非限制性例子的本发明的较佳的实施例。

附图简述

图1示意性地示出根据本发明的一个实施例的光谱学系统。

图2示意性地示出图1的系统中使用的氮气生成器。

详细描述

进行了测试以确定微波诱导等离子体光谱化学系统对氮气纯度的灵敏度。这些测试测量了对于感兴趣的元素的1mg/L的溶液在1秒中接收的A/D计数中的信号电平。代表性的结果在以下的表格中示出。对于两组数据不同地优化了光谱学仪器，但在每一组结果中配置是不变的。