一种实现电感耦合等离子体离子源工作在惰性气体环境的方法及装置制造方法及图纸

本公开提供了一种实现电感耦合等离子体离子源工作在惰性气体环境的方法及装置，其中该装置包括：安装在所述离子源与采样锥之间的屏蔽罩；以及设于所述离子源上并与所述屏蔽罩的内部连通的开口；其中，所述屏蔽罩与所述采样锥之间设有一定间隙，惰性气体通过所述开口流入所述屏蔽罩的内部并经所述间隙流出到所述屏蔽罩之外。

【技术实现步骤摘要】
一种实现电感耦合等离子体离子源工作在惰性气体环境的方法及装置
本公开涉及一种实现电感耦合等离子体(Inductivelycoupledplasma，简称ICP)离子源工作在惰性气体环境的方法及装置。
技术介绍
同位素年代学和同位素地球化学是同位素地质学的重要组成部分，可有效厘定地质体的时代、示踪地质体的形成和演化过程，如岩浆、变质和热事件发生的时间、岩浆源区和演化过程等，是探索壳幔相互作用、构造热事件和地球动力学等前沿科学问题的基础。传统同位素分析方法，例如热表面电离同位素稀释质谱法(ID-TIMS))虽已广泛应用于地学各研究领域，但这种整体分析(bulkanalysis)所获的同位素组成代表的是样品的平均值，而自然界中岩石、矿物本身的特性(如矿物的成分环带等)会使得传统同位素分析方法掩盖样品本身的微观地质信息。原位(in-situ)微区同位素分析技术，例如二次离子质谱仪(SIMS)和激光多接收电感耦合等离子体质谱仪(LA-MC-ICPMS)问世之后，矿物微区的原位同位素高精度分析成为现代同位素地球化学研究中最重要进展和前沿领域，其不仅可以对单个矿物颗粒，而且也能对矿物颗粒内部不同部位(如边、核等)进行元素和同位素分析，揭示了常规整体分析所掩盖的细微空间变化的重要信息，从而实现了从微观角度去认识地球和行星的演化。当前，常用的原位微区同位素分析技术主要包括：基于微钻(Microdrill)的热电离质谱仪(ThermalIonizationMassSpectrometry，简称TIMS)分析技术、二次离子质谱仪(SecondaryIonMassSpectrometry，简称SIMS)分析技术、以及电感耦合等离子体质谱仪分析技术(例如，基于激光剥蚀的多接收电感耦合等离子体质谱仪，LaserAblationmulti-collectorInductivelycoupledplasmamassspectrometry,简称LA-MC-ICP-MS)。其中，基于微钻的热电离质谱仪(TIMS)分析技术已经在地球化学和同位素地质年代学中有了广泛的应用。相对于传统的整体分析而言，该技术极大地提高了空间分辨率，但该技术获取的样品量少，无论对样品制备过程(如要求低本底甚至是超低本底的化学超净实验室，例如Sr过程空白<10pg，其中Sr是锶，pg是皮克)，还是对质谱测试技术都提出了严格的要求，而且该技术的分析的全流程费事、耗力，因此限制了其实际的应用。对于二次离子质谱仪(SIMS)分析技术，由于同质异位素干扰(例如87Rb干扰87Sr，其中Rb是铷，Sr是锶)校正问题，SIMS技术在例如原位微区Sr-Nd-Hf(也即锶-钕-铪)同位素分析测定的精度有限，无法与TIMS技术相比，而且这种分析技术所使用的仪器由于购置和维护的昂贵费用也阻碍了其推广和普及。相对以上两种分析技术，电感耦合等离子体质谱仪分析技术(例如利用LA-MC-ICP-MS来测定诸如Sr-Nd-Hf同位素)是最有潜力的方法。该技术的优点在于可以快速准确地测定诸如Sr-Nd-Hf同位素组成，而不需要繁琐的化学分离过程，而且实际操作简便、快速。因此，为了揭示矿物和岩石本身复杂的地质信息，从微观角度去认识矿物、岩石，乃至地球和行星的演化，电感耦合等离子体质谱仪分析技术(例如微区LA-MC-ICP-MS同位素分析方法)的研发举足轻重。由此可见，电感耦合等离子体质谱仪分析技术(例如LA-MC-ICP-MS原位微区同位素分析技术)可以说是同位素地质学发展的重大飞跃，尤其是锆石Hf同位素相关研究已广泛应用于岩浆岩源区和成因、造山带演化、大陆地壳形成与再造等前沿科学领域中，所获得的实验数据为解决与岩石成因有关的一系列重要地质问题提供了新的途径。目前来看，对于电感耦合等离子体质谱仪分析技术，还存在着一些缺陷：由于现有的电感耦合等离子体质谱仪中，经常会出现氧化物等干扰物的问题，其会影响同位素比值的准确测定，而这往往是由于电感耦合等离子体离子源没有工作在惰性气体环境中所导致的(例如，电感耦合等离子体离子源的ICP火焰工作时暴露在空气当中，ICP火焰周围充满了大量的氧气分子，这些氧气分子被ICP火焰离子化以后与各种元素形成各种氧化物)。因此如何实现电感耦合等离子体离子源工作在惰性气体环境中是目前亟需解决的难题。
技术实现思路
本公开的各实施例提供了一种实现电感耦合等离子体离子源工作在惰性气体环境的方法及装置。根据本公开的一个方面，本公开提出了一种实现电感耦合等离子体离子源工作在惰性气体环境的装置，其特征在于，包括：安装在所述离子源与采样锥之间的屏蔽罩；以及设于所述离子源上并与所述屏蔽罩的内部连通的开口；其中，所述屏蔽罩与所述采样锥之间设有一定间隙，惰性气体通过所述开口流入所述屏蔽罩的内部并经所述间隙流出到所述屏蔽罩之外。根据本公开的一个实施例，所述惰性气体的气压被调整至使所述屏蔽罩的内部的气压大于标准大气压，以实现动态的气体密封。根据本公开的一个实施例，所述惰性气体通过所述离子源的腔体内的气路送入所述开口，并经所述开口进入所述屏蔽罩的内部。根据本公开的一个实施例，所述气路是设置在所述离子源的腔体内的圆筒形管道，所述惰性气体流入所述圆筒形管道内的气体孔隙并通过所述开口进入所述屏蔽罩的内部。根据本公开的一个实施例，所述开口是在所述离子源的腔体上开设的圆形出气口，所述圆形出气口位于所述屏蔽罩内。根据本公开的一个实施例，所述离子源的腔体上开有圆环形的缺口，所述缺口用于放置圆筒形的屏蔽罩。根据本公开的一个实施例，所述屏蔽罩完全包裹所述离子源的火焰，所述屏蔽罩由铜材料制成，所述惰性气体包括氦气。根据本公开的一个实施例，所述屏蔽罩与所述采样锥之间的间隙被调整至1毫米到2毫米。根据本公开的一个实施例，所述装置在分析标准锆石MUD的Hf同位素比值时，所获得的数据的176Yb/176Lu<40。根据本公开的一个方面，本公开提出了一种实现电感耦合等离子体离子源工作在惰性气体环境的方法，其特征在于，包括：在所述离子源与采样锥之间安装屏蔽罩，其中所述屏蔽罩与所述采样锥之间设有一定间隙；在所述离子源上设置开口，所述开口与所述屏蔽罩的内部连通；在所述离子源的火焰点着后，将所述屏蔽罩与所述采样锥之间的所述间隙调整为1毫米到2毫米之间的距离；使得惰性气体通过所述离子源的腔体内的气路送入所述开口，并经所述开口进入所述屏蔽罩的内部，以实现所述离子源的火焰工作在惰性气体环境中；以及将所述惰性气体的气压调整至使所述屏蔽罩的内部的气压大于标准大气压，以使得所述屏蔽罩的内部的气体经所述间隙流出到所述屏蔽罩之外，从而实现动态的气体密封。与现有技术相比，本公开的各实施例具有例如以下优点：由于惰性气体通过所述开口流入所述屏蔽罩的内部并经所述间隙流出到所述屏蔽罩之外，因此可以实现动态的气体密封效果，从而使得本公开中的ICP离子源工作在惰性气体的环境下，使其与空气环境隔离，从根本上消除或者减小例如由空气环境中的O、N、H和C等引入所形成的多原子离子干扰，特别是氧化物的干扰，因此可以解决ICP质谱仪分析技术中的氧化物干扰问题，从而实现同位素准确测定。附图说明为了更清楚的说明本公开的各实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现电感耦合等离子体离子源工作在惰性气体环境的装置，其特征在于，包括：安装在所述离子源与采样锥之间的屏蔽罩；以及设于所述离子源上并与所述屏蔽罩的内部连通的开口；其中，所述屏蔽罩与所述采样锥之间设有一定间隙，惰性气体通过所述开口流入所述屏蔽罩的内部并经所述间隙流出到所述屏蔽罩之外。

【技术特征摘要】
1.一种实现电感耦合等离子体离子源工作在惰性气体环境的装置，其特征在于，包括：安装在所述离子源(1)的腔体(8)与采样锥(2)之间的屏蔽罩(3)，其中所述离子源的腔体上开有圆环形的缺口，所述缺口用于放置圆筒形的屏蔽罩，所述屏蔽罩完全包裹所述离子源的火焰；以及设于所述离子源上并与所述屏蔽罩的内部连通的开口(4)，其中所述开口是在所述离子源的腔体上开设的圆形出气口，所述圆形出气口位于所述屏蔽罩内；其中，所述屏蔽罩与所述采样锥之间设有一定间隙(5)，惰性气体通过所述开口流入所述屏蔽罩的内部并经所述间隙流出到所述屏蔽罩之外；其中，所述惰性气体通过所述离子源的腔体内的气路送入所述开口，并经所述开口进入所述屏蔽罩的内部；所述气路是设置在所述离子源的腔体内的圆筒形管道，所述惰性气体流入所述圆筒形管道内的气体孔隙并通过所述开口进入所述屏蔽罩的内部。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述惰性气体的气压被调整至使所述屏蔽罩的内部的气压大于标准大气压，以实现动态的气体密封。3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述屏蔽罩由铜材料制成，所述惰性气体包括氦气。4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述屏蔽罩与所述采样锥之间的间隙被调整至1毫米到2毫米。5.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄超，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11