一种基于超声雾化进样的微等离子体激发源及激发方法技术

本发明专利技术提供一种基于超声雾化进样的微等离子体激发源，涉及发射光谱元素分析激发光源领域，微等离子体激发源包括：交流电源、两根金属电极和超声雾化片；所述交流电源分别与所述金属电极的一端电性连接；所述金属电极的放电端位于同一平面内；所述超声雾化片水平设置在所述金属电极的放电端的上方，用于将待测溶液转化成气溶胶并向下喷射至所述金属电极的放电端上以及所述金属电极之间；所述交流电源、所述金属电极和所述气溶胶配合，用于在所述金属电极的下方形成V形微等离子体；本发明专利技术还提出采用上述基于超声雾化进样的微等离子体激发源的激发方法，能够有效地提高金属元素的检测精度。测精度。测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声雾化进样的微等离子体激发源及激发方法


[0001]本专利技术涉及发射光谱元素分析激发光源领域，尤其涉及一种基于超声雾化进样的微等离子体激发源及激发方法。

技术介绍

[0002]传统的激发源包括电感耦合等离子体激发源，但由于其高功耗、高气耗及不易维护等问题被限制于实验室内，无法满足原位现场分析检测。为满足元素原位现场分析的需求，多种微等离子体激发源相继被开发，如专利技术专利授权公告号CN 101330794 B、CN 102445445 B、CN 102866224 B、CN 103760138 B等激发光源为DBD；专利技术专利授权公告号CN 103776818B、CN 104254188 B，申请公布号CN 107991272 B等激发光源为APGD；专利技术专利授权公告号CN 102288594 B，申请公布号CN 103969244A、CN 105675585 A、CN 106596515 A等激发光源为SCGD。激发光源的创新和技术开发是发展小型化/微型化发射光谱仪器的关键，虽然目前已报道的微等离子体激发源具有小巧的尺寸，并且可以大幅度降低功耗、气耗，但对于等离子体的维持和实现样品引入仍避免不了对压缩气体或蠕动泵的依赖，这不利于分析仪器的整体小型化，所以开发一种更加简易的微等离子体激发源是有必要的。
[0003]超声雾化是传统气动雾化进样的替代方案，具有更高的雾化进样效率，是一种十分有效的进样方法，也被应用于现场化学成分检测分析
，如专利技术专利授权公告号CN 101788487 A采用超声雾化辅助进行电火花击穿光谱检测，但该超声雾化装置体积大、依赖于样品池和气体引导，这不利于分析仪器整体小型化的需求。虽然也可以进行元素现场分析，但由于其激发源属于瞬时击穿放电，故而难以提供长期连续稳定的信号，仅能做到定性或半定量分析，无法满足高精度定量分析的需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决提出一种基于超声雾化进样的微等离子体激发源及激发方法，能够提高金属元素的检测精度。
[0005]本专利技术提供一种基于超声雾化进样的微等离子体激发源，包括：交流电源、两根金属电极和超声雾化片；
[0006]所述交流电源分别与所述金属电极的一端电性连接；所述金属电极的放电端位于同一平面内；
[0007]所述超声雾化片水平设置在所述金属电极的放电端的上方，用于将待测溶液转化成气溶胶并向下喷射至所述金属电极的放电端上以及所述金属电极之间；
[0008]所述交流电源、所述金属电极和所述气溶胶配合，用于在所述金属电极的下方形成V形微等离子体。
[0009]进一步地，所述放电端之间的间距为2～8mm；所述超声雾化片与所述金属电极的放电端之间的垂直距离为10～50mm。
[0010]进一步地，所述超声雾化片的雾化速度为3～100μL/s。
[0011]进一步地，所述金属电极的材质为钨或者钛。
[0012]进一步地，所述基于超声雾化进样的微等离子体激发源还包括集成电路板和移动电源；所述移动电源通过所述集成电路板与所述超声雾化片电性连接，用于给所述超声雾化片供电；所述集成电路板用于调节所述超声雾化片的输出功率及频率。
[0013]进一步地，所述移动电源的输出电压为4～24V，输出电流为5～100mA。
[0014]进一步地，所述交流电源的输出电压为3～20kV，输出电流为5～100mA。
[0015]本专利技术还提出一种采用上述基于超声雾化进样的微等离子体激发源的激发方法，包括如下步骤:
[0016]将待测溶液滴加至所述超声雾化片上；
[0017]通过所述超声雾化片将所述待测溶液转化成气溶胶并向下喷射至所述金属电极的放电端上以及所述金属电极之间；
[0018]通过所述交流电源和所述金属电极在所述金属电极的下方形成V形微等离子体。
[0019]本专利技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术实施例中基于超声雾化进样的微等离子体激发源包括交流电源、两根金属电极和超声雾化片；所述交流电源分别与所述金属电极的一端电性连接；所述金属电极的放电端位于同一平面内；所述超声雾化片水平设置在所述金属电极的放电端的上方，用于将待测溶液转化成气溶胶并向下喷射至所述金属电极的放电端上以及所述金属电极之间；所述交流电源、所述金属电极和所述气溶胶配合，用于在所述金属电极的下方形成V形微等离子体；使用时，通过所述超声雾化片将所述待测溶液以气溶胶的形式喷射至所述金属电极上，以及所述金属电极之间的区域内，能够有效降低所述金属电极的温度，同时，在位于所述金属电极放电端之间的所述气溶胶的作用下，所述金属电极的原击穿位置(即所述金属电极放电端的直线连接段位置)的电阻增大，导致所述金属电极的放电路径向下偏离，在所述金属电极放电端的下方形成稳定持续的V形微等离子体，从而提高金属元素的检测精度；另外，由于所述V形微等离子体位于所述金属电极放电端的下方，使得微型光谱仪可以有针对性地对所述金属电极下方的V形微等离子体进行信号采集，从而有效地避免所述金属电极发射连续光的背景干扰，同时，V形等离子体激发源可以在相同的电极间距下提供更长的放电路径，从而增大微等离子体与气溶胶的接触面积，提高金属元素的激发效率，从而获得高灵敏度的信号，从而降低金属元素的检出限，进一步提高金属元素的检测精度；本专利技术与发射光谱联用，可实现锂、钠、钾等碱金属元素的快速原位检测，其中锂元素检测限<0.6ng/mL、钠元素检测限<0.3ng/mL、钾元素检测限<1.5ng/mL。
附图说明
[0020]图1为本专利技术某一实施例中基于超声雾化进样的微等离子体激发源的结构示意图；
[0021]图2为图1中基于超声雾化进样的微等离子体激发源的使用状态参考图；
[0022]图3为本专利技术实施例1中获得的背景空白和锂、钠、钾的原子发射光谱图；
[0023]图4为本专利技术实施例2中获得的锂、钠、钾的原子发射光谱图；
[0024]图5为本专利技术实施例2中在时间分辨模式下获得的锂的峰面积积分信号强度图；
[0025]图6为本专利技术中锂、钠、钾元素的标准曲线；
[0026]其中，1、超声雾化片；2、集成电路板；3、移动电源；4、金属电极；5、交流电源；6、胶头滴管；7、待测溶液；8、气溶胶；9、V形微等离子体；10、光谱检测器。
具体实施方式
[0027]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。
[0028]请参考图1，本专利技术的实施例提供了一种基于超声雾化进样的微等离子体激发源，包括：交流电源5、两根金属电极4和超声雾化片1；
[0029]交流电源5分别与金属电极4的一端电性连接；金属电极4的放电端位于同一平面内；金属电极4的一端与交流电源5连接，另一端作为放电端；
[0030]超声雾化片1水平设置在金属电极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声雾化进样的微等离子体激发源，其特征在于，包括：交流电源、两根金属电极和超声雾化片；所述交流电源分别与所述金属电极的一端电性连接；所述金属电极的放电端位于同一平面内；所述超声雾化片水平设置在所述金属电极的放电端的上方，用于将待测溶液转化成气溶胶并向下喷射至所述金属电极的放电端上以及所述金属电极之间；所述交流电源、所述金属电极和所述气溶胶配合，用于在所述金属电极的下方形成V形微等离子体。2.根据权利要求1所述的基于超声雾化进样的微等离子体激发源，其特征在于，所述放电端之间的间距为2～8mm；所述超声雾化片与所述金属电极的放电端之间的垂直距离为10～50mm。3.根据权利要求1所述的基于超声雾化进样的微等离子体激发源，其特征在于，所述超声雾化片的雾化速度为3～100μL/s。4.根据权利要求1所述的基于超声雾化进样的微等离子体激发源，其特征在于，所述金属电极的材质为钨或者钛。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱振利，董俊航，杨春，丁涵清，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：