一種實現電感耦合等離子體離子源工作在惰性氣體環境的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本公開涉及一種實現電感親合等離子體（Inductively coupled plasma，簡稱 ICP)離子源工作在惰性氣體環境的方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 同位素年代學和同位素地球化學是同位素地質學的重要組成部分，可有效厘定地 質體的時代、示蹤地質體的形成和演化過程，如巖漿、變質和熱事件發生的時間、巖漿源區 和演化過程等，是探索殼幔相互作用、構造熱事件和地球動力學等前沿科學問題的基礎。傳 統同位素分析方法，例如熱表面電離同位素稀釋質譜法（ID-HMS))雖已廣泛應用于地學 各研究領域，但這種整體分析（bulk analysis)所獲的同位素組成代表的是樣品的平均值， 而自然界中巖石、礦物本身的特性（如礦物的成分環帶等）會使得傳統同位素分析方法掩 蓋樣品本身的微觀地質信息。
[0003] 原位（in-situ)微區同位素分析技術，例如二次離子質譜儀（S頂S)和激光多接收 電感耦合等離子體質譜儀（LA-MC-ICPMS)問世之后，礦物微區的原位同位素高精度分析成 為現代同位素地球化學研究中最重要進展和前沿領域，其不僅可以對單個礦物顆粒，而且 也能對礦物顆粒內部不同部位（如邊、核等）進行元素和同位素分析，揭示了常規整體分析 所掩蓋的細微空間變化的重要信息，從而實現了從微觀角度去認識地球和行星的演化。
[0004] 當前，常用的原位微區同位素分析技術主要包括：基于微鉆（Microdrill)的熱 電離質譜儀（Thermal Ionization Mass Spectrometry，簡稱 TIMS)分析技術、二次離 子質譜儀（Secondary Ion Mass Spectrometry，簡稱SIMS)分析技術、以及電感親合等 離子體質譜儀分析技術（例如，基于激光剝蝕的多接收電感親合等離子體質譜儀，Laser Ablation multi-collector Inductively coupled plasma mass spectrometry,簡稱 LA-MC-ICP-MS)〇
[0005] 其中，基于微鉆的熱電離質譜儀（HMS)分析技術已經在地球化學和同位素地質 年代學中有了廣泛的應用。相對于傳統的整體分析而言，該技術極大地提高了空間分辨率， 但該技術獲取的樣品量少，無論對樣品制備過程（如要求低本底甚至是超低本底的化學超 凈實驗室，例如Sr過程空白<10pg，其中Sr是鍶，pg是皮克），還是對質譜測試技術都提出 了嚴格的要求，而且該技術的分析的全流程費事、耗力，因此限制了其實際的應用。
[0006] 對于二次離子質譜儀（S頂S)分析技術，由于同質異位素干擾（例如87Rb干擾 87Sr, 其中Rb是銣，Sr是鍶）校正問題，S頂S技術在例如原位微區Sr-Nd-Hf (也即鍶-釹-鉿） 同位素分析測定的精度有限，無法與HMS技術相比，而且這種分析技術所使用的儀器由于 購置和維護的昂貴費用也阻礙了其推廣和普及。
[0007] 相對以上兩種分析技術，電感耦合等離子體質譜儀分析技術（例如利用 LA-MC-ICP-MS來測定諸如Sr-Nd-Hf同位素）是最有潛力的方法。該技術的優點在于可以 快速準確地測定諸如Sr-Nd-Hf同位素組成，而不需要繁瑣的化學分離過程，而且實際操作 簡便、快速。因此，為了揭示礦物和巖石本身復雜的地質信息，從微觀角度去認識礦物、巖 石，乃至地球和行星的演化，電感耦合等離子體質譜儀分析技術（例如微區LA-MC-ICP-MS 同位素分析方法）的研發舉足輕重。
[0008] 由此可見，電感耦合等離子體質譜儀分析技術（例如LA-MC-ICP-MS原位微區同位 素分析技術）可以說是同位素地質學發展的重大飛躍，尤其是鋯石Hf同位素相關研究已廣 泛應用于巖漿巖源區和成因、造山帶演化、大陸地殼形成與再造等前沿科學領域中，所獲得 的實驗數據為解決與巖石成因有關的一系列重要地質問題提供了新的途徑。
[0009] 目前來看，對于電感耦合等離子體質譜儀分析技術，還存在著一些缺陷：由于現有 的電感耦合等離子體質譜儀中，經常會出現氧化物等干擾物的問題，其會影響同位素比值 的準確測定，而這往往是由于電感耦合等離子體離子源沒有工作在惰性氣體環境中所導致 的（例如，電感耦合等離子體離子源的ICP火焰工作時暴露在空氣當中，ICP火焰周圍充滿 了大量的氧氣分子，這些氧氣分子被ICP火焰離子化以后與各種元素形成各種氧化物）。因 此如何實現電感耦合等離子體離子源工作在惰性氣體環境中是目前亟需解決的難題。
【發明內容】
[0010] 本公開的各實施例提供了一種實現電感耦合等離子體離子源工作在惰性氣體環 境的方法及裝置。
[0011] 根據本公開的一個方面，本公開提出了一種實現電感耦合等離子體離子源工作在 惰性氣體環境的裝置，其特征在于，包括：
[0012] 安裝在所述離子源與采樣錐之間的屏蔽罩；以及 [0013] 設于所述離子源上并與所述屏蔽罩的內部連通的開口；
[0014] 其中，所述屏蔽罩與所述采樣錐之間設有一定間隙，惰性氣體通過所述開口流入 所述屏蔽罩的內部并經所述間隙流出到所述屏蔽罩之外。
[0015] 根據本公開的一個實施例，所述惰性氣體的氣壓被調整至使所述屏蔽罩的內部的 氣壓大于標準大氣壓，以實現動態的氣體密封。
[0016] 根據本公開的一個實施例，所述惰性氣體通過所述離子源的腔體內的氣路送入所 述開口，并經所述開口進入所述屏蔽罩的內部。
[0017] 根據本公開的一個實施例，所述氣路是設置在所述離子源的腔體內的圓筒形管 道，所述惰性氣體流入所述圓筒形管道內的氣體孔隙并通過所述開口進入所述屏蔽罩的內 部。
[0018] 根據本公開的一個實施例，所述開口是在所述離子源的腔體上開設的圓形出氣 口，所述圓形出氣口位于所述屏蔽罩內。
[0019] 根據本公開的一個實施例，所述離子源的腔體上開有圓環形的缺口，所述缺口用 于放置圓筒形的屏蔽罩。
[0020] 根據本公開的一個實施例，所述屏蔽罩完全包裹所述離子源的火焰，所述屏蔽罩 由銅材料制成，所述惰性氣體包括氦氣。
[0021] 根據本公開的一個實施例，所述屏蔽罩與所述采樣錐之間的間隙被調整至1毫米 到2毫米。
[0022] 根據本公開的一個實施例，所述裝置在分析標準鋯石MUD的Hf同位素比值時，所 獲得的數據的176Yb/176Lu〈40。
[0023] 根據本公開的一個方面，本公開提出了一種實現電感耦合等離子體離子源工作在 惰性氣體環境的方法，其特征在于，包括：
[0024] 在所述離子源與采樣錐之間安裝屏蔽罩，其中所述屏蔽罩與所述采樣錐之間設有 一定間隙；
[0025] 在所述離子源上設置開口，所述開口與所述屏蔽罩的內部連通；
[0026] 在所述離子源的火焰點著后，將所述屏蔽罩與所述采樣錐之間的所述間隙調整為 1毫米到2毫米之間的距離；
[0027] 使得惰性氣體通過所述離子源的腔體內的氣路送入所述開口，并經所述開口進入 所述屏蔽罩的內部，以實現所述離子源的火焰工作在惰性氣體環境中；以及
[0028] 將所述惰性氣體的氣壓調整至使所述屏蔽罩的內部的氣壓大于標準大氣壓，以使 得所述屏蔽罩的內部的氣體經所述間隙流出到所述屏蔽罩之外，從而實現動態的氣體密 封。
[0029] 與現有技術相比，本公開的各實施例具有例如以下優點：由于惰性氣體通過所述 開口流入所述屏蔽罩的內部并經所述間隙流出到所述屏蔽罩之外，因此可以實現動態的氣 體密封效果，從而使得本公開中的ICP離子源工作在惰性氣體的環境下，使其與空氣環境 隔離，從根本上消除或者減小例如由空氣環境中的〇、N、H和C等引入所