【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无机质谱，特指一种应用于无机质谱的微波等离子体离子源。
技术介绍
1、离子源是无机质谱仪中的一个核心组成部分，在离子源中，待测溶液经雾化后形成气溶胶在高温等离子体内被充分蒸发、解离、原子化和电离，使气溶胶中的待测元素转化成带电荷的正离子。离子源的离子化效率对于质谱仪器的准确性、灵敏度和选择性都有着至关重要的影响。
2、电感耦合等离子体(inductivelycoupledplasma，简称icp)是目前无机质谱领域应用最广泛的离子源，icp源离子化效率高、重现性好、稳定高、干扰少、线性范围宽等优势，icp源技术虽然具有良好分析性能，但仍然存在某些不足，如需要使用价格较高的氩气作为工作气体，耗气量大、运行成本高，不利于偏远地区运行使用(由于氩气使用钢瓶存储运输)，同时由于氩气的第一电离能仅略高于cl元素，因此使用icp源测定待测物中的卤素元素灵敏度较低。并且icp使用的射频电源需要使用水冷降低温度。
3、相较而言，通过微波激发等离子体可采用2450mhz频率(icp为40.68mhz)，更高电场震荡频率可以有助于形成更稳定的等离子体，因此可形成氮、氩、氦等气体的等离子体，多气体使用的特性使基于mp源的无机质谱仪在某些特定领域中获得较大的优势，如水质自动检测领域、移动实验室领域等，但目前对于如何形成性能优异微波等离子体的技术方案仍然在不断探寻当中。
4、目前形成微波等离子体主要包括电容耦合微波等离子体(cmp)以及微波诱导等离子体(mip)两种类型，其中电容耦合微波等离子体(cmp)
5、微波等离子体炬(mpt)使用管状电极替代棒状电极，明显改善cmp样品与等离子体接触不充分的问题。但是气体温度低、基质效应严重、原子化能力不足以及水汽样品承受能力差，需要去溶系统限制了该技术的进一步应用。
6、微波诱导等离子体(mip)通过微波诱导形成，该类型的等离子体形成于石英管中。
7、目前已成功实现mip型的微波等离子体主要有beenakker型、okamoto型、hammer型，但由于上述的三种mip型微波等离子体主要通过改变波导腔结构实现等离子体与微波能量的耦合，因此对微波稳定性要求较高。
8、由于在高功率放电时，能量转化为热的过程的热效应较为明显，当微波频率发生波动时可能导致等离子体温度的非均匀分布和不稳定性，从而影响等离子体的稳定性和可控性。
9、基于上述的所存在的问题，亟需一种结构简单，可形成稳定且性能优异的等离子体的微波等离子体离子源。
技术实现思路
1、本专利技术的专利技术目的在于：为了解决现有技术中所存在的问题，本专利技术提供了一种应用于无机质谱的微波等离子体离子源。
2、为了解决现有技术中所存在的问题，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种应用于无机质谱的微波等离子体离子源，包括有波导腔、介质谐振器、石英炬管和微波源；
4、所述波导腔包括有矩形波导腔和连通于所述矩形波导腔一端的圆柱体波导腔，所述波导腔为中空的波导腔，所述圆柱体波导腔的中部设置有贯穿所述圆柱体波导腔的通孔；
5、所述介质谐振器为环状结构，所述石英炬管穿设在所述介质谐振器中，且所述石英炬管和所述介质谐振器穿设在所述通孔中；
6、所述矩形波导腔的另一端开设有孔位，所述微波源将微波能量引入到所述波导腔内部。
7、作为本专利技术应用于无机质谱的微波等离子体离子源的技术方案的一种改进，所述石英炬管与所述介质谐振器轴向对准，且所述石英炬管的轴线与所述圆柱体波导腔的轴线的中点重合。
8、作为本专利技术应用于无机质谱的微波等离子体离子源的技术方案的一种改进，所述石英炬管包括有三个气体入口和一个气体出口，三个所述气体入口分别是载气入口、辅助气入口和冷却气入口；
9、所述气体出口设置在所述石英炬管的端部，所述石英炬管的端部与所述介质谐振器的端部对齐。
10、作为本专利技术应用于无机质谱的微波等离子体离子源的技术方案的一种改进，所述腔体为铝质中空腔体，其中矩形腔体部分横截面的长与宽比为1.5～2.5之间。
11、作为本专利技术应用于无机质谱的微波等离子体离子源的技术方案的一种改进，所述微波等离子体离子源采用的微波的工作频率为2450mhz。
12、作为本专利技术应用于无机质谱的微波等离子体离子源的技术方案的一种改进，所述等离子体离子源可采用氮气、氩气、氦气作为工作气体。
13、作为本专利技术应用于无机质谱的微波等离子体离子源的技术方案的一种改进，所述波导腔的内腔的总长为波导腔内工作微波的波导波长的整数倍。
14、作为本专利技术应用于无机质谱的微波等离子体离子源的技术方案的一种改进，所述介质谐振器为三氧化二铝材质。
15、作为本专利技术应用于无机质谱的微波等离子体离子源的技术方案的一种改进，所述介质谐振器的外径与内径之比为1～2之间；所述介质谐振器内孔直径为18～22mm。
16、作为本专利技术应用于无机质谱的微波等离子体离子源的技术方案的一种改进，所述微波源为磁控管或固态微波源。
17、作为本专利技术应用于无机质谱的微波等离子体离子源的技术方案的一种改进，当所述微波源为磁控管时，所述孔位处设置有天线帽，磁控管通过所述天线帽将微波能量引入到所述波导腔内部
18、本专利技术的有益效果：
19、1、本专利技术通过介质谐振器可以将更多的电场能量集中炬管中等离子体产生区域，降低微波反射，提高系统的能量利用率，同时，介质谐振器的设计可以使得电场在空间中分布相对均匀，有助于实现等离子体的均匀激发，提高等离子体的稳定性和一致性；
20、2、相比icp离子源采用的27mhz和40mhz射频，本专利技术采用2450mhz频率微波激发等离子体，同时由于微波频率较高，可以在较短时间内实现快速加热和等离子体生成，同时较高频率的电场震荡可以提供更高的能量和更多的等离子体内部的碰撞与相互作用，有助于维持等离子体的稳定性；
21、3、本专利技术利用铝质波导传输微波能量，通过介质谐振器2增强微波电磁场振幅和提供高频电磁场并将微波能量耦合至等离子体，在石英炬管内部形成稳定的微波等离子体；
22、4、本专利技术通常具有更高的等离子体密度和温度，并且对多种气体和混合物都具有更好的适应性；
23、5、本专利技术引入介质谐振器可以平衡微波场的分布和能量传递，减少不稳定性因素的影响，助于提高系统的稳定性，减少激发过程中的波动和不一致性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种应用于无机质谱的微波等离子体离子源，其特征在于，包括有波导腔、介质谐振器、石英炬管和微波源；
2.根据权利要求1所述的应用于无机质谱的微波等离子体离子源，其特征在于，所述石英炬管与所述介质谐振器轴向对准，且所述石英炬管的轴线与所述圆柱形波导腔的轴线的中点重合。
3.根据权利要求1所述的应用于无机质谱的微波等离子体离子源，其特征在于，所述波导腔为铝质中空腔体，其中矩形腔体部分横截面的长与宽比为1.5～2.5之间。
4.根据权利要求1所述的应用于无机质谱的微波等离子体离子源，其特征在于，所述微波等离子体离子源采用的微波的工作频率为2450MHz。
5.根据权利要求1所述的应用于无机质谱的微波等离子体离子源，其特征在于，所述等离子体离子源可采用氮气、氩气、氦气作为工作气体。
6.根据权利要求1所述的应用于无机质谱的微波等离子体离子源，其特征在于，所述波导腔的内腔的总长为波导腔内工作微波的波导波长的整数倍。
7.根据权利要求1所述的应用于无机质谱的微波等离子体离子源，其特征在于，所述介质谐振器为三氧化二铝材质
8.根据权利要求1所述的应用于无机质谱的微波等离子体离子源，其特征在于，所述介质谐振器的外径与内径之比为1～2之间；所述介质谐振器内孔直径为18～22mm。
9.根据权利要求1所述的应用于无机质谱的微波等离子体离子源，其特征在于，所述微波源为磁控管或固态微波源。
10.根据权利要求9所述的应用于无机质谱的微波等离子体离子源，其特征在于，当所述微波源为磁控管时，所述孔位处设置有天线帽，磁控管通过所述天线帽将微波能量引入到所述波导腔内部。
...【技术特征摘要】
1.一种应用于无机质谱的微波等离子体离子源，其特征在于，包括有波导腔、介质谐振器、石英炬管和微波源；
2.根据权利要求1所述的应用于无机质谱的微波等离子体离子源，其特征在于，所述石英炬管与所述介质谐振器轴向对准，且所述石英炬管的轴线与所述圆柱形波导腔的轴线的中点重合。
3.根据权利要求1所述的应用于无机质谱的微波等离子体离子源，其特征在于，所述波导腔为铝质中空腔体，其中矩形腔体部分横截面的长与宽比为1.5～2.5之间。
4.根据权利要求1所述的应用于无机质谱的微波等离子体离子源，其特征在于，所述微波等离子体离子源采用的微波的工作频率为2450mhz。
5.根据权利要求1所述的应用于无机质谱的微波等离子体离子源，其特征在于，所述等离子体离子源可采用氮气、氩气、氦气作为工作气体。
【专利技术属性】
技术研发人员：梁维新，郭鹏然，陈江韩，雷永乾，陈宇萍，
申请(专利权)人：广东省科学院测试分析研究所中国广州分析测试中心，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。