一種多靶位的激光剝蝕樣品室的制作方法
【專利摘要】本發明可以應用于現有主流激光剝蝕技術中，具體涉及一種多靶位激光剝蝕樣品室，包括空心殼體、觀察窗和透射光入射口，所述空心殼體的前側面開有矩形的放置口，樣品靶架水平通過放置口固定在空心殼體內部并在其上方形成密封的內腔，密封側板通過螺釘固定在空心殼體的前側面上，空心殼體的前側面和密封側板之間通過O型密封圈密封；所述內腔的左側面上開有至少三個水平方向依次排列的進氣口，內腔的右側面上開有一個出氣口，所述出氣口與空心殼體左側面上中間的進氣口同軸，克服現有的樣品室放置樣品少，經常換樣品容易影響樣品分析的準確性的問題，并且在氣溶膠傳輸過程中不會產生渦旋氣流，提高了分析結果的準確性和精密性。
【專利說明】一種多靶位的激光剝蝕樣品室
【技術領域】
[0001]本發明可以應用于現有主流激光剝蝕技術中，具體涉及一種多靶位的激光剝蝕樣品室。
【背景技術】
[0002]激光剝蝕技術因可以實現幾十微米的原位微區采樣技術，與電感耦合等離子體質譜聯用，可以進行樣品的主微量元素和同位素組成的原位微區分析。近年來在地質、材料、生物、化學、考古等研究領域得到了廣泛的應用。
[0003]激光剝蝕技術將激光器產生的激光經過特殊設計的光路聚焦至待研究樣品表面，破壞樣品的鍵能產生細微的樣品粒子，然后通過載氣將剝蝕出的樣品粒子(氣溶膠)運送到等離子體質譜中進行微量元素或同位素組成的分析。
[0004]影響激光剝蝕分析技術分析準確度的一個關鍵因素是樣品在剝蝕和傳輸過程產生的分餾效應，該分餾效應主要產生于樣品剝蝕池中。傳統的樣品室由于存在剝蝕位置不同而導致剝蝕產生氣溶膠及氣溶膠傳輸過程不盡相同，且有些位置存在渦流，導致剝蝕氣溶膠不能完全傳輸至后續分析系統中，從而影響分析結果的正確性。
[0005]而且傳統的樣品室體積小，使得同一次裝載樣品量少，分析過程中需要頻繁開樣品室蓋更換樣品靶，而由于開蓋和更換樣品過程會引入空氣(特別是氧氣)導致后續等離子體離子源的不穩定性，并改變空間電荷效應，從而影響了分析結果的準確性。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種多靶位的激光剝蝕樣品室，克服現有的樣品室放置樣品少，經常換樣品容易影響樣品分析的準確性的問題，并針對傳統的樣品室易產生渦旋氣流而影響樣品分析準確性的問題進行改進。
[0007]為此，本發明提供了一種多靶位的激光剝蝕樣品室，包括橫置的立方體形狀的空心殼體，空心殼體的上表面和下表面分別開有觀察窗和透射光入射口，觀察口和透射光入射口上裝有透明窗，所述空心殼體的前側面開有矩形的放置口，樣品靶架水平通過放置口固定在空心殼體內部并在其上方形成密封的內腔，密封側板通過螺釘固定在空心殼體的前側面上，空心殼體的前側面和密封側板之間通過O型密封圈密封；
所述內腔的左側面上開有至少三個水平方向依次排列的進氣口，內腔的右側面上開有一個出氣口，所述出氣口與空心殼體左側面上中間的進氣口同軸。
[0008]所述空心殼體內表面與樣品靶架接觸的部位均開設有凹槽，凹槽內設置有密封件。
[0009]所述出氣口的內端與內腔的上下表面以及前后表面呈弧形無死角過渡。
[0010]所述進氣口為長軸沿水平方向的橢圓形，中間的橢圓形進氣口的長軸長0.3?
0.5mm,短軸長0.5?Imm ;兩邊的橢圓形進氣口的面積大于2mm2,所述出氣口為內徑大于2mm的圓形。
[0011]所述內腔的空間體積小于1L，且觀察口的下端面與樣品靶架的上表面的垂直距離為 3 ?10mnin
[0012]所述樣品靶架由基板和設置在基板上的靶座構成，所述靶座包括薄片樣品靶座和不同孔徑的孔形靶座。
[0013]所述孔形靶座貫穿基板，由上部的靶座孔和下部的定位孔同軸連通組成，所述定位孔的內徑大于靶座孔的內徑，靶座孔的頂端安裝有定位擋圈，定位孔內壁設置有螺紋，定位環通過螺紋旋接在定位孔內。
[0014]所述樣品靶的前側面中心位置開設有螺孔。
[0015]所述空心殼體內壁形成內腔的部位均涂有聚四氟乙烯膜。
[0016]所述空心殼體的材料均采用有機玻璃或工程塑料或密度小且具有較好強度的合金鋁、鈦鎂合金；所述觀察口上的透明窗上鍍有增透膜；所述樣品靶架的表面鍍有特氟龍膜。
[0017]本發明的有益效果:
1、采用三個進氣口進氣，并結合流線型出口設計，使得剝蝕氣溶膠在樣品室內產生平穩氣流，不會因樣品室的死角而產生渦旋氣流。
[0018]2、樣品座采用直形設計，樣品更換次數減少，且操作簡易，定位結構的設計和底部固定環的應用使得樣品更易安穩地固定在相同的高度，并可直接利用透、反射光從樣品座下方的觀察通道和表面進行樣品內部結構和表面形貌觀察。
[0019]3、多樣品量裝載設計，降低樣品室開啟頻率，樣品的裝載更加簡便，同時避免了因氣路切換而引起的儀器參數變化，在提高分析效率的同時保證了分析結果準確度和精密度。
[0020]以下將結合附圖對本發明做進一步詳細說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是空心殼體的結構示意圖。
[0022]圖2是本發明總體結構俯視圖。
[0023]圖3是本發明總體結構的右視剖面圖。
[0024]圖4是本發明總體結構的主視剖面圖。
[0025]圖5是全孔形靶座的樣品靶架的示意圖。
[0026]圖6是全孔形靶座的樣品靶架的剖視圖。
[0027]圖7是帶孔形靶座和薄片樣品靶座的樣品靶架的示意圖。
[0028]圖8是帶不同孔徑的孔形靶座的樣品靶架的示意圖。
[0029]附圖標記說明:1、空心殼體；2、觀察窗；3、透射光入射口 ；4、放置口 ；5、樣品靶架；
6、內腔；7、密封側板；8、進氣口 ；9、出氣口 ；10、凹槽；11、密封件；12、基板；13、薄片樣品靶座；14、孔形祀座；15、祀座孔；16、定位孔；17、定位擋圈；18、定位環；19、螺孔。
[0030]【具體實施方式】實施例1:
一種多靶位的激光剝蝕樣品室，如圖1?4所示，包括橫置的立方體形狀的空心殼體1，空心殼體I的上表面和下表面分別開有觀察窗2和透射光入射口 3，觀察口 2和透射光入射口 3上裝有透明窗，所述空心殼體I的前側面開有矩形的放置口 4，樣品靶架5水平通過放置口 4固定在空心殼體I內部并在其上方形成密封的內腔6，密封側板7通過螺釘固定在空心殼體I的前側面上，空心殼體I的前側面和密封側板7之間通過O型密封圈密封；所述空心殼體I內表面與樣品靶架5接觸的部位均開設有凹槽10，凹槽10內設置有密封件11。
[0031]上述內腔6的左側面上開有至少三個水平方向依次排列的進氣口 8，內腔6的右側面上開有一個出氣口 9，所述出氣口 9與空心殼體I左側面上中間的進氣口 8同軸。
[0032]將樣品靶架5通過放置口 4插入空心殼體I內表面的凹槽10內，并且通過密封件11密封，密封件11為密封條，再將密封側板7在放置口 4所在側面安裝好，這樣就能在空心殼體I的內部上方形成一個密封的長方體內腔6，這樣在進行激光剝蝕的時候，樣品靶架5上放置的樣品的多少就決定了一次性實驗樣品量，本發明中的方形空間使得樣品靶架5上能夠同時裝載大量樣品，這樣就能避免因樣品少需要頻繁更換樣品而引起的分析誤差。
[0033]實施例2:
本實施例中，如圖4所示，出氣口 9的內端與內腔6的上下表面以及前后表面呈弧形無死角過渡。所述進氣口 8為長軸沿水平方向的橢圓形，中間的橢圓形進氣口 8的長軸長
0.3?0.5mm，短軸長0.5?Imm ;兩邊的橢圓形進氣口 8的面積大于2mm2，所述出氣口 9為內徑大于2_的圓形。所述內腔6的空間體積小于1L，且觀察口 2的下端面與樣品靶架5的上表面的垂直距離為3?10mm。
[0034]將傳統的一個進氣口改變為三個進氣口 8相互配合，這樣三股氣流相互疊加，沒有直沖氣流，將出氣口 9前端設計為無死角過渡，這樣氣流在出氣的過程中不會出現渦旋氣流，能平穩地出氣，帶走剝蝕氣溶膠。
[0035]這里的無死角的設計，可以是整體鑄造式的做成弧形過渡段，也可以是做成兩個弧狀的半葫蘆相互拼接而成。
[0036]實施例3:
如圖5和圖6所示，樣品靶架5由基板12和設置在基板上的靶座構成，所述靶座包括薄片樣品靶座13和不同孔徑的孔形靶座14，本實施例中，樣品靶架5上的樣品槽是多種多樣的，可以是單一的全孔形靶座14 (如圖5所示)，也可以是不同孔徑的孔形靶座14(如圖8所示)，也可以是孔形靶座14和薄片樣品靶座13都同時具有(如圖7所示)，具體根據所要實驗的樣品來選擇不同的樣品靶架5。
[0037]薄片樣品靶座13屬于傳統的裝載樣式；這里的孔形靶座14孔形靶座14貫穿基板12，由上部的靶座孔15和下部的定位孔16同軸連通組成，所述定位孔16的內徑大于靶座孔15的內徑，靶座孔15的頂端安裝有定位擋圈17，定位孔16內壁設置有螺紋，定位環18通過螺紋旋接在定位孔16內。裝載樣品的時候，將樣品從定位孔16放入，然后繼續在定位孔16中旋入定位環18，旋緊定位環18的過程中，樣品會被帶到靶座孔15中，最終抵住定位擋圈17固定，這樣就完成了樣品的裝載。
[0038]實施例4:
由于樣品靶架5插在空心殼體I中，加上密封件11的作用，使得在拿出樣品靶架5的時候比較困難，參照圖2，在樣品靶架5的前側面中心位置開設有螺孔19，在需要取出更換樣品靶架5的時候，只需要用一個帶外螺紋的手柄旋進螺孔19，然后拉動手柄便可以將樣品靶架5輕松取出。
[0039]實施例5:
所述空心殼體I的材料均采用有機玻璃或工程塑料或密度小且具有較好強度的合金鋁、鈦鎂合金；所述觀察口 2上的透明窗上鍍有增透膜，這樣提高激光透過率，保證剝蝕樣品的激光能量密度；所述樣品靶架5的表面鍍有特氟龍膜，空心殼體I內壁形成內腔6的部位均涂有聚四氟乙烯膜，避免了實驗過程中氣溶膠與內腔6直接接觸，聚四氟乙烯膜的化學穩定性和高潤滑不粘性使得氣溶膠在傳輸的過程中快速地從出氣口流出。
[0040]綜上所述，本發明不僅可以實現同時引入多種多個樣品靶，且扁平中央噴氣口的設計使得樣品剝蝕氣溶膠的運移能力與其所處位置無關，所有樣品具有相同的氣溶膠傳輸效率，避免了傳統方法來回開剝蝕池蓋更換樣品而引起的儀器條件的改變而導致的分析結果準確度降低。
[0041]本實施例沒有具體描述的部分都屬于本【技術領域】的公知常識和公知技術，如有需要我們可提供參考資料。
[0042]以上例舉僅僅是對本發明的舉例說明，并不構成對本發明的保護范圍的限制，凡是與本發明相同或相似的設計均屬于本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種多靶位的激光剝蝕樣品室，包括橫置的立方體形狀的空心殼體(1)，空心殼體(I)的上表面和下表面分別開有觀察窗(2)和透射光入射口(3)，觀察口(2)和透射光入射口( 3 )上裝有透明窗，其特征在于:所述空心殼體(I)的前側面開有矩形的放置口( 4 )，樣品靶架(5 )水平通過放置口( 4)固定在空心殼體(I)內部并在其上方形成密封的內腔(6 )，密封側板(7)通過螺釘固定在空心殼體(I)的前側面上，空心殼體(I)的前側面和密封側板(7)之間通過O型密封圈密封； 所述內腔(6)的左側面上開有至少三個水平方向依次排列的進氣口(8)，內腔(6)的右側面上開有一個出氣口(9)，所述出氣口(9)與空心殼體(I)左側面上中間的進氣口(8)同軸。
2.如權利要求1所述的多靶位的激光剝蝕樣品室,其特征在于:所述空心殼體(I)內表面與樣品靶架(5)接觸的部位均開設有凹槽(10)，凹槽(10)內設置有密封件(11)。
3.如權利要求1所述的多靶位的激光剝蝕樣品室,其特征在于:所述出氣口(9)的內端與內腔(6)的上下表面以及前后表面呈弧形無死角過渡。
4.如權利要求1所述的多靶位的激光剝蝕樣品室，其特征在于:所述進氣口(8)為長軸沿水平方向的橢圓形，中間的橢圓形進氣口(8)的長軸長0.3?0.5mm,短軸長0.5?1_ ；兩邊的橢圓形進氣口(8)的面積大于2mm2，所述出氣口(9)為內徑大于2mm的圓形。
5.如權利要求1所述的多靶位的激光剝蝕樣品室，其特征在于:所述內腔(6)的空間體積小于1L，且觀察口(2)的下端面與樣品靶架(5)的上表面的垂直距離為3?10mm。
6.如權利要求1所述的多靶位的激光剝蝕樣品室，其特征在于:所述樣品靶架(5)由基板(12)和設置在基板上的靶座構成，所述靶座包括薄片樣品靶座(13)和不同孔徑的孔形靶座(14)。
7.如權利要求6所述的多靶位的激光剝蝕樣品室，其特征在于:所述孔形靶座(14)貫穿基板(12)，由上部的靶座孔(15)和下部的定位孔(16)同軸連通組成，所述定位孔(16)的內徑大于革巴座孔(15 )的內徑,革巴座孔(15 )的頂端安裝有定位擋圈(17 ),定位孔(16 )內壁設置有螺紋，定位環(18)通過螺紋旋接在定位孔(16)內。
8.如權利要求1或5所述的多靶位的激光剝蝕樣品室，其特征在于:所述樣品靶架(5)的前側面中心位置開設有螺孔(19)。
9.如權利要求1所述的多靶位的激光剝蝕樣品室，其特征在于:所述空心殼體(I)內壁形成內腔(6)的部位均涂有聚四氟乙烯膜。
10.如權利要求1所述的多靶位的激光剝蝕樣品室，其特征在于:所述空心殼體(I)的材料為有機玻璃或工程塑料；所述觀察口(2)上的透明窗上鍍有增透膜；所述樣品靶架(5)的表面鍍有特氟龍膜。
【文檔編號】H01J49/04GK104075932SQ201410273873
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】袁洪林 申請人:袁洪林