質譜儀及其離子化裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光譜儀器技術領域，尤其涉及一種質譜儀及其離子化裝置。
【背景技術】
[0002]原子光譜法一直是人們進行元素成份分析的最主要手段。特別是具有優良原子化和激發性能的ICP光源(功率在500瓦到5000瓦之間)出現之后。ICP光譜法成為發射光譜分析的主導方法。對于超痕量分析，ICP質譜法占有明顯的優勢。
[0003]另外一種與ICP同時發展起來的微波等離子體(MWP)光源也得到了較為廣泛的應用。但該種方法所使用的微波能量較弱。在進樣的時候，樣品一般是通過霧化器形成氣溶膠送進微波等離子體源中，這種進樣方式與火焰原子吸收的進樣方式是非常相似的。所不同的是，因為微波無法提供足夠的能量與功率，所以大部分微波的功率都會被樣品溶劑所吸收，真正起到電離效果的微波能量是很小的一部分，導致對樣品的電離能力減弱，引起質譜分析的離子流強度減弱，影響整機的靈敏度。
[0004]因此，提供一種具有較高微波能量的微波等離子體質譜方法或微波等離子體光源，以克服微波等離子體光源能量(大概是150瓦左右)偏弱的缺點，已成為本行業內亟待解決的一大技術問題。
【發明內容】
[0005]本發明要解決現有技術中微波等離子體質譜方法的微波能量較弱的技術問題。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:
[0007]本發明提出一種離子化裝置，用于離子化樣品分子，其中，所述離子化裝置包括原子化器及微波等離子體發射器，所述原子化器接收所述樣品分子并使其原子化，所述微波等離子體發射器用于射出微波等離子體，并通過所述微波等離子體使原子化的樣品分子離子化。
[0008]根據本發明的一實施方式，所述原子化器為火焰原子化器，所述火焰原子化器通過燃燒氣體的燃燒產生扁平狀的火焰區域并使所述樣品分子原子化。
[0009]根據另一實施方式，所述微波等離子體的射出方向垂直于所述火焰區域的平面。
[0010]根據另一實施方式，所述燃燒氣體為空氣-乙炔混合氣體。
[0011]根據另一實施方式，所述原子化器為石墨爐原子化器，包括爐體、設于所述爐體內部可穿過光線的石墨管、設于所述爐體上端的進樣窗及開設于所述爐體兩側端部的開孔，所述樣品分子通過進樣窗進入石墨管，所述石墨管高溫原子化所述樣品分子，所述微波等離子體穿過所述開孔射入所述石墨管以離子化所述樣品分子。
[0012]根據另一實施方式，所述微波等離子體的射出方向垂直于所述石墨管中的光線射入方向。
[0013]根據另一實施方式，所述微波等離子體發射器發出的微波等離子體為氬等離子體。
[0014]為了解決上述技術問題，本發明提出的技術方案還包括:提出一種質譜儀，包括樣品源、離子化裝置、質量分析器及檢測器，其中，所述離子化裝置為所述的離子化裝置，所述樣品源放出樣品分子，所述離子化裝置對所述樣品分子原子化和離子化，離子化的樣品離子進入所述質量分析器按質荷比分開后進入所述檢測器。
[0015]由上述技術方案可知，本發明提出的質譜儀及其離子化裝置在微波等離子體技術的基礎上引進了原子化的方法，將高溫原子化方式與微波等離子體方式結合起來，實現了樣品的原子化及離子化，巧妙彌補了原有微波等離子光源能量不足的缺陷，提高了質譜儀的靈敏度。其中，原子化器產生的高溫具有較大的能量，可使大部分樣品被原子化，并得到樣品的金屬基態原子。有效彌補了微波等離子體光源能量較弱，電離度較低的缺點。微波等離子體發射器發出的微波等離子體可以使樣品被離子化進而由質量分析器對被離子化的樣品進行質量分析。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明提出的離子化裝置的第一實施方式的結構示意圖；
[0017]圖2是本發明提出的離子化裝置的第一實施方式的工作流程框圖；
[0018]圖3是本發明提出的離子化裝置的第二實施方式的結構示意圖；
[0019]圖4是本發明提出的質譜儀的工作流程框圖。
[0020]其中，附圖標記說明如下:
[0021]1.原子化器；2.微波等離子體發射器；3.火焰原子化器；30.燃燒器；31.火焰區域；32.霧化器；33.霧化室；4.石墨爐原子化器；40.爐體；41.進樣窗；42.開孔；5.樣品源；6.質量分析器；7.檢測器。
【具體實施方式】
[0022]體現本發明特征與優點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本發明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發明的范圍，且其中的說明及圖示在本質上是作說明之用，而非用以限制本發明。
[0023]本發明提出一種質譜儀以及組成該質譜儀的離子化裝置，即一種結合原子化器與微波等離子體技術的質譜儀器。
[0024]由于微波等離子體的電離度(離子個數占全部原子離子總數的比值)較低，無法達到ICP方法的電離效果。ICP方法可以通過saha方程進行估算，其可產生接近1%的電離度，使離子濃度達到較高水平，可以被認為是熱等離子體。而微波等離子體的電離度較低，例如，微波所產生的氬氣火焰的溫度在2000°C左右，根據原子物理學中的玻爾茲曼統計分布公式，得出在這個溫度下電離電離能在Ilev的氬氣的概率較低。因此現有的微波等離子體光源對一般的金屬原子的電離度在萬分之一以下，無法滿足使用要求。
[0025]為了解決微波等離子體光源能量較低的問題，并提高其電離度，本發明提供以下的實施方式，主要可概括為將原子化方式特別是高溫原子化方式與微波等離子體方式結合起來，以實現“樣品一原子化一離子化”的方式。
[0026]離子化裝置實施方式I
[0027]如圖1所示，本發明提出一種離子化裝置，用于將樣品分子離子化。其主要包括原子化器I及微波等離子體發射器2。原子化器I主要用于接收樣品分子并使其原子化。微波等離子體發射器2主要用于射出微波等離子體，并通過微波等離子體使原子化的樣品分子離子化。
[0028]如圖1和圖2所示，在本實施方式中，該原子化器I為火焰原子化器3并可選用傳統結構。該火焰原子化器3通過燃燒氣體產生平面狀的高溫火焰并使樣品分子原子化。其主要包括依次連接的霧化器32、霧化室33及燃燒器30。
[0029]此外，如圖1所示，微波等離子體的射出方向垂直于高溫火焰的近似平面。
[0030]如圖1所示，在本實施方式中，該微波等離子體發射器2可選用