[发明专利]氩氢火焰中的尖端放电微等离子体原子发射光谱分析装置

说明书

一种氩氢火焰中的尖端放电微等离子体原子发射光谱分析装置，含待测元素的样品蒸气与保护气分别进入原子发射光谱激发源(氩氢火焰中的尖端放电微等离子体)，产生的原子发射光谱信号经光谱检测器检测。该激发源又由尖端放电和氩氢火焰两部分组成，二者同轴、上下串联放置：尖端放电部分为一对尖端电极对称设置在陶瓷固定座两侧，并在侧面开有光谱检测窗口；氩氢火焰部分为：外石英管固定在底座圆上，内外石英管同轴设置，内石英管上大下小，下段在底座中心孔上，底部开口作为工作载气及样品蒸气入口，外石英管上有保护气入口。本发明具有原子化/激发效率高、灵敏度高、抗干扰能力强(样品水分与基体干扰小)、稳定性好、功耗低等特点。

技术领域

本发明涉及原子发射光谱分析技术，具体涉及一种工作于氩氢火焰中的尖端放电微等离子体原子发射光谱分析装置，用于检测可生成挥发性化合物并能在工作于氩氢火焰中的尖端放电微等离子体中被原子化/激发的元素。

技术背景

原子光谱分析法作为元素分析检测的重要手段之一，已经在地质、环境、食品、生物等诸多领域的科研与生产工作中获得了非常广泛的应用。随着现代社会对分析检测需求的日益提升，不仅需要原子光谱仪器发展新方法与新技术以提供更优异的分析性能，包括灵敏度、检出限、抗干扰能力以及分析元素范围等；还要求原子光谱仪器具有小型化甚至便携式的特点，以适应越来越多的现场原位、实时在线分析的需求，比如环境例行监测、食品安全现场抽检、突发应急事件检测等。然而，传统的原子光谱仪器大都基于实验室的使用场景而开发，不能直接将其应用于现场分析的场合；因此，研制可用于现场分析的小型化原子光谱仪器比较迫切。但是，原子光谱分析原理和仪器结构本身也决定了要将仪器小型化甚至便携式是一件较为困难的工作。在多种原子光谱分析技术中，原子发射光谱分析法的原理和仪器结构最为简单，无需额外的光源，相对最容易实现小型化。

原子发射光谱仪器的最核心部件是其中的原子化器/激发源，它直接决定了整个原子发射光谱仪器的整体性能、体积大小及其附件设备的多少。传统的用于原子发射光谱仪器的原子化器/激发源通常有火焰(比如空气乙炔火焰等)、电热(比如石墨炉等)以及电感耦合等离子体等。这些原子化器/激发源都是高温体系，本身的装置复杂、体积大、能耗高(消耗电能或燃气和助燃气)、附属设备多(比如空气压缩机、循环冷却水装置等)，成本也较高；因此，基于它们而构建的原子发射光谱仪器也存在结构复杂、体积大、能耗及使用成本高等问题，同时还只能局限于实验室内使用，不能用于现场实时在线分析。在这些仪器中，以电感耦合等离子体作为原子化器/激发源最为常用，以此构建的电感耦合等离子体原子发射光谱仪在诸多的行业和领域获得了非常成功和广泛的应用。而正是因为电感耦合等离子体技术在商品化分析仪器中所取得的巨大成功，等离子体技术备受青睐；因此在小型化的现场分析光谱仪器中，微等离子体相应地获得了更多的关注和发展。它因为具有体积小、成本低、功耗低、可在大气压下操作等优点，同时还具有电子密度/温度高等等离子体的固有特性；基于其构建小型化的原子发射光谱仪器，将具备非常独特的优势，包括结构简单、体积紧凑、操作简单、使用成本低等，配合使用小型化的光谱检测器，可望实现原子发射光谱仪器的小型化、便携式，并获得现场的实时在线分析应用。因此，微等离子体作为原子发射光谱仪的原子化器/激发源也成为小型化原子光谱仪器的一个重要的发展和研究方向。常见的微等离子体主要有辉光放电、电晕放电、介质阻挡放电和尖端放电等。