[实用新型]一种基于等离子体射流固体烧蚀直接分析的装置

说明书

本实用新型公开一种基于等离子体射流固体烧蚀直接分析的装置，包括：微波等离子体系统，气体传输系统，样品承载系统，信号收集系统和数据分析系统；微波等离子体系统包括：微波谐振腔，微波功率源，轴向贯穿微波谐振腔的放电管；微波谐振腔与放电管均与微波功率源连接；气体传输系统连接放电管；样品承载系统位于放电管出气口下方；信号收集系统用于收集待测样品的光谱信号，并与数据分析系统连接；还包括：高压供电装置和两个放电针；两个放电针尖端穿过放电管的侧壁位于放电管内，且两个放电针尖端相对；两个放电针尾端连接高压供电装置输出端。本实用新型提供的技术方案，能够实现微波等离子体的自动引燃过程，大大提高了装置使用的便捷性。

技术领域

本实用新型涉及样品直接分析技术领域，尤其涉及一种基于等离子体射流固体烧蚀直接分析的装置。

背景技术

传统的对于固体样品的分析需采用湿法消解进行，即在分析前，必须将固体样品进行粉碎、研磨与消解处理。由于前处理过程的复杂性，分析过程往往需要耗费较长的时间，因此该方法难以用到现场对于样品的快速检测上。同时，该方法还会在分析过程中引入不确定因素，增加方法的不确定性，进而影响分析结果的准确度和稳定性。此外，由于固体样品的消解过程常常需要用到高氯酸、浓硝酸、火碱等危险化学试剂，因此不满足样品绿色分析的要求。

对样品进行直接进样分析可以在很大程度上解决上述问题。样品直接分析是现代分析科学中的一个重要组成部分，常用的方法包括：激光剥蚀、电热蒸发进样和电火花烧蚀等。然而，由于这些方法的分析装置中包括诸如石墨炉、激光器、电加热器等部件，使得整个装置非常复杂，且同样不能满足现场快速检测的需求。而近年来迅速发展的X射线衍射仪，其结构虽然简单，并可以实现现场样品的快速检测，但该装置灵敏度较低，多元素同时分析的能力不足，难以检测样品中的轻质元素。

针对上述问题，我们提出了一种基于等离子体射流固体烧蚀直接分析的装置，其结构简单，灵敏度高，且能够实现单个样品中多元素的同时检测。该装置包括微波谐振腔，微波能量通过微波谐振腔耦合给工作气体以生成微波等离子体；点燃微波等离子体后，会形成微波等离子体射流，通过微波等离子体射流的尾焰烧蚀样品，并采集样品在烧蚀过程中产生的光谱信号，即可对样品中的元素进行定性和定量分析。现有的基于等离子体射流固体烧蚀直接分析的装置在工作过程中，需在微波谐振腔附近手持金属丝进行人工点火以引燃微波等离子体。显然，这种引燃方式不仅操作不便，而且存在微波泄露的风险；同时，为了成功引燃微波等离子体，微波谐振腔中放电管的直径不能做得太小，这些缺点都大大限制了微波等离子体的应用。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种基于等离子体射流固体烧蚀直接分析的装置，能够实现微波等离子体的自动引燃过程，大大提高了装置使用的便捷性。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于等离子体射流固体烧蚀直接分析的装置，包括：微波等离子体系统，气体传输系统，样品承载系统，信号收集系统和数据分析系统；所述微波等离子体系统包括：微波谐振腔，微波功率源，轴向贯穿所述微波谐振腔的放电管；所述微波谐振腔与放电管均与所述微波功率源连接；所述气体传输系统连接所述放电管；所述样品承载系统位于所述放电管出气口下方；所述信号收集系统用于收集待测样品的光谱信号；所述信号收集系统连接所述数据分析系统；还包括：引燃装置；所述引燃装置包括高压供电装置和两个放电针；所述两个放电针的尖端穿过所述放电管的侧壁位于所述放电管内，且两个放电针的尖端相对；所述两个放电针的尾端连接所述高压供电装置的输出端。

进一步地，所述微波等离子体系统还包括：微波天线；所述微波天线的耦合件设置于位于微波谐振腔内部的放电管上，且微波天线通过微波传输线与所述微波功率源连接；所述气体传输系统包括气瓶和气路管道，气路管道连接所述气瓶与所述放电管进气口；所述气路管道上设有压力计和流量控制计；所述样品承载系统为三维移动平台；所述信号收集系统包括聚焦透镜和光谱仪；所述聚焦透镜位于所述三维移动平台上方，聚焦透镜与光谱仪通过光纤连接；所述数据分析系统包括上位机；所述上位机连接所述光谱仪。