[发明专利]行星开放环境下光质谱联用的高效离子输运方法

摘要

本发明公开了一种行星开放环境下光质谱联用的高效离子输运方法，该方法包括行星开放环境下的LIBS激光解附、离子粒子气溶胶输运、MS元素及含量精细分析三个步骤。本发明的有益效果是，提供了一种行星开放环境下的高效粒子输运方法，可在深空探测原位分析中，利用行星大气作为载气，以及毛细管的虹吸效应，将LIBS激光器诱导的等离子粒子，高效地传输进MS里进行分析，其流速可通过实时监测进行控制，满足光质谱两种技术同时分析原位物质的需求。

主权项

一种行星开放环境下光质谱联用的高效离子输运方法，该方法是在一种粒子输运组件上实现的，所述的粒子输运组件由截取锥(6)、取样锥(14)、分离锥(16)、质谱气泵(8)、毛细管(4)、回流管(5)、输运气泵(10)、流量计(11)及控制器(9)组成；其特征在于所述的光质谱联用的高效离子输运方法包括以下步骤：1)行星开放环境下的LIBS激光解附LIBS子系统中包含有可调重频脉冲激光器，该激光器在低重频的情况下可作为LIBS的激光源，进行常规的微区LIBS元素组成粗分析；在解附的工作模式中，该脉冲激光器可发出数千赫兹及以上重频的飞秒级激光脉冲，当这些激光脉冲聚焦至行星表面探测区目标物质组成测试点，其在测试点表面形成的高温高压，将在测试点上进行烧蚀解附，激发出持续的等离子粒子气溶胶；2)离子粒子气溶胶输运控制器按照设定的初始抽气速度，开启质谱气泵与输运气泵；当这两个气泵开启后，可调重频脉冲激光器激光烧蚀解附产生的等离子体气溶胶在开放环境的行星大气的带动下进入毛细管，形成管内等离子体粒子流，并沿毛细管流向MS子系统，其流速和输运气泵的抽气速度有关，抽气速度由流量计监控，实时流量计的读数被传送到控制器，控制器根据这个读数改变输运气泵的抽气速度，以形成稳定的等离子体粒子流。等离子体粒子流在行星大气的承载下流进回流管，到达取样锥的锥尖位置，行星大气经由回流管被抽出，重新回到行星的开放大气环境中；3)MS元素及含量精细分析而等离子体粒子流在取样锥的锥尖位置富集，并进入取样锥，取样锥与截取锥之间被质谱气泵抽成高度真空，形成负压以方便等离子体粒子流输运，这些等离子体粒子流穿过取样锥锥孔先后进入截取锥与分离锥，再进入MS子系统的质谱分析模块进行元素及其含量精细分析。