运用阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术旨在针对现有射频辉光放电质谱分析材料时信号强度较低的问题，提供一种运用阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度的装置及方法，以增强射频辉光放电质谱仪分析无机材料信号强度，该装置包括：具有进样杆且固定有样品的进样装置；具有外壳与阵列状排布的磁铁的阵列磁铁增强部；阵列磁铁增强部固定于进样装置中的进样杆与样品之间，并且紧贴样品。

【技术实现步骤摘要】
运用阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度的装置及方法
本专利技术属于无机质谱分析
具体而言本专利技术涉及射频辉光放电质谱仪分析材料领域，更具体而言，本专利技术涉及一种运用阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度的装置及方法。
技术介绍
辉光放电质谱（GD-MS）法具有固体直接进样，灵敏度高，基体效应小，一次性分析70多种元素等特点，广泛应用于高纯导体材料的痕量元素分析。近年来，射频辉光放电质谱因能直接分析导体、半导体、非导体材料而备受关注。在射频模式下，带电粒子在电场力作用下在电极之间做往返运动，以一个周期为例，在射频源的负半周期中，大量正离子向样品表面移动，样品积累大量正电荷，而在射频源的正半周期，大量电子运动到样品表面并将正电荷中和，从而实现非导体材料的持续放电。由于电子运动能力远远高于正电离子，在样品表面形成的负偏压使得正电离子能够连续轰击样品。然而在使用射频辉光放电质谱分析半导体、非导体材料时，由于材料的导热性差，严重制约了射频源功率的大小，导致测试信号偏低，进而影响分析灵敏度。在辉光放电中，发生在阴极暗区阴极溅射和负辉区的彭宁电离是影响信号强度的两个关键因素，提高溅射和离子化效率是改善测试效果的重要思路。对此，在一些射频辉光放电仪器中，比如rf-GD-OES、rf-GD-AES等，均有相关文献报道采用外加磁铁的方式来增强信号强度。外加磁铁后，电子在洛仑兹力的作用下，被磁场束缚在样品表面运动，提高了溅射效率，样品中元素的信号强度均得到较大程度的提高。
技术实现思路
本专利技术旨在针对现有射频辉光放电质谱分析材料时信号强度较低的问题，提供一种运用阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度的装置及方法，以增强射频辉光放电质谱仪分析无机材料信号强度。本专利技术一方面提供一种运用阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度的装置，包括：具有进样杆且固定有样品的进样装置；具有外壳与阵列状排布的磁铁的阵列磁铁增强部；阵列磁铁增强部固定于进样装置中的进样杆与样品之间，并且紧贴样品。采用本专利技术的阵列磁铁增强部，改善了射频辉光放电质谱仪对材料分析的性能。本专利技术的结构简单合理，能有效提高仪器信号强度与分析灵敏度，适用于辉光放电质谱仪或类似装置。较佳为，所述外壳的材质为金属或合金。优选地，所述外壳为圆柱体、长方体或正方体，所述外壳的外径应小于或等于所述进样装置的内径，高度小于所述进样装置的高度。优选地，所述阵列状排布的磁铁由多块磁感线方向一致的永久磁铁组合而成。较佳为，所述阵列状排布的磁铁的上下面紧贴所述外壳。优选地，所述阵列状排布的磁铁置于外壳中，每块磁铁的磁感应方向与所述样品平行。所述样品可包括：导体、半导体、或非导体材料的样品。本专利技术的另一方面，提供了一种运用阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度的方法，采用包括具有进样杆且固定有样品的进样装置、和具有外壳与阵列状排布的磁铁的阵列磁铁增强部的装置，包括以下步骤；将阵列磁铁增强部安装固定于进样装置中的进样杆与样品之间，紧贴样品；开启射频源，电流经过进样杆、外壳传导至样品，所述装置在样品靠近放电池的一侧形成磁场；对样品待测元素进行扫描并记录信号强度。该方法中，将装置放于进样装置中的进样杆和样品之间，射频电源启动后，电流经过进样杆、金属壳传导至样品，阵列磁场增强装置在样品靠近放电池的一侧形成磁场，产生震荡磁场，进而延长电子运动路径增加电子与中性粒子的碰撞几率，提高离子化效率，从而提高离子信号强度。附图说明图1示出了本专利技术一实施形态的阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度装置中进样装置的剖面图。图2示出了本专利技术一实施形态的阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度装置中阵列磁铁增强部的俯视图。附图标记：1-钽片，2、3-陶瓷垫片，4-样品，5-外壳，6-阵列磁铁，7、8、9-片状样品池，10-进样杆。具体实施方式以下结合附图和下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。本专利技术提供了一种阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度装置，运用于射频辉光放电质谱仪，属于无机质谱分析
，主要用于射频电源模式下分析无机材料（包括：导体、半导体及非导体材料），以解决现有质谱装置中存在的信号强度低、灵敏度低等问题。图1示出了本专利技术一实施形态的阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度装置中进样装置的剖面图。如图1所示，该实施形态的阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度装置主要包括：具有进样杆10且固定有样品4的进样装置；和具有外壳5与阵列状排布的磁铁（阵列磁铁6）的阵列磁铁增强部。阵列磁铁增强部固定于进样装置中的进样杆10与样品4之间，并且紧贴样品4。更具体而言，钽片1，陶瓷垫片2、3，样品4依次平放在外壳5的上方。钽片1，陶瓷垫片2、3的表面均平整光滑。陶瓷垫片2、3绝缘，且用于维持真空度；钽片1用于导电，其可活动地至于陶瓷垫片2、3与进样装置的顶部之间，从而易于拆卸清洗。样品4与外壳5上下表面均为光滑表面。阵列磁铁6置于外壳5内部，上下面紧贴外壳5。片状样品池7、8、9连接在一起，从外部观察样品池是一个整体。进样杆10与外壳5连接，以用于固定钽片1，陶瓷垫片2、3，样品4，外壳5。进样杆10与外壳5之间具有图未示的弹簧以将其夹紧。图2示出了本专利技术一实施形态的阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度装置中阵列磁铁增强部的俯视图。图2以圆柱形外壳、4×4=16阵列磁铁为例示出该阵列磁铁增强部。外壳5与至于其内部的阵列磁铁6组成了该阵列磁铁增强部。外壳5的材料可为金属（例如铜）或合金（例如黄铜），形状可为圆柱体、长方体、正方体等，上表面与下表面光滑平整。阵列磁铁6为阵列状排布的磁铁。阵列磁铁6优选由多块磁感线方向一致的永久磁铁组合而成。外壳5外径（直径）小于或等于图1中进样装置的内径，高度小于进样装置高度。阵列磁铁6的磁感应方向与样品4平行，阵列磁铁6的上下面紧贴外壳5。采用上述装置，射频辉光放电质谱可分析的样品可为无机材料样品，包括：导体、半导体、非导体材料等。如图2所示，采用上述装置在射频辉光放电质谱分析无机材料时，将阵列磁铁增强部放于进样装置中进样杆10和样品4之间并固定夹紧。射频电源启动后，电流经过进样杆10、外壳5传导至样品4，阵列磁铁增强部在样品4靠近放电池的一侧形成磁场，与不使用磁场或使用整块磁场相比，阵列磁铁增强部可以产生震荡磁场，进而延长电子运动路径，增加电子与中性粒子的碰撞几率，提高离子化效率，从而提高离子信号强度。本专利技术中的阵列磁铁6可以是由大小相同或不同、磁感线方向一致的永久磁铁块，按照磁铁磁性自行结合为阵列分布。阵列的大小为m×n（m为行，n为列，m≥2，n≥2，m和n可以相等也可以不相等）。阵列磁铁6，磁铁型号可以根据对磁场强度的需要选择不同型号（例如可以选用型号为N35，矫顽力为876kA/m，磁导率为1.05的磁铁），磁铁的总高度小于外壳的高度。以下通过实施例1及实施例2具体说明本专利技术及其有益效果。实施例1在常温常压下，将金属材料加工成圆柱体外壳(以黄铜材料、圆柱体形状为例)。铜壳内部尺寸：直径3mm,高度5mm,铜壳厚度0.5mm。将16块单位尺寸5mm×5mm×5mm的磁铁(以N35钕铁硼磁铁为例)按照自身磁性排列组成(以4×4为例)的点阵状磁铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运用阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度的装置，其特征在于，包括：具有进样杆且固定有样品的进样装置；具有外壳与阵列状排布的磁铁的阵列磁铁增强部；阵列磁铁增强部固定于进样装置中的进样杆与样品之间，并且紧贴样品。

【技术特征摘要】
1.一种运用阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度的装置，其特征在于，包括：具有进样杆且固定有样品的进样装置；具有外壳与阵列状排布的磁铁的阵列磁铁增强部；阵列磁铁增强部固定于进样装置中的进样杆与样品之间，并且紧贴样品。2.根据权利要求1所述的运用阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度的装置，其特征在于，所述外壳的材质为金属或合金。3.根据权利要求1所述的运用阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度的装置，其特征在于，所述外壳为圆柱体、长方体或正方体，所述外壳的外径应小于或等于所述进样装置的内径，高度小于所述进样装置的高度。4.根据权利要求1所述的运用阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号强度的装置，其特征在于，所述阵列状排布的磁铁由多块磁感线方向一致的永久磁铁组合而成。5.根据权利要求1所述的运用阵列磁铁增强射频辉光放电质谱信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱荣，卓尚军，周雷，朱月琴，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31