【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要属于原子化器结构的，具体涉及一种激光辅助介质气体等离子体原子化器及其工作方法。
技术介绍
1、微波等离子体原子光谱法(mp-aes)的基本原理：待测元素的原子或离子在经过微波耦合能量形成的光源中被激发而产生特征光谱辐射，通过检测这种特征光谱辐射的有无及其程度，对样品待测元素进行定性或定量分析。
2、原子化器是原子光谱的关键部件，决定了分析方法的灵敏度、准确度和线性范围。原子化器是将样品中待测组分转化为激发态原子的装置。原子化器的常见类型有火焰原子化器、电热原子化器、氢化物发生原子化器等。
3、火焰原子化器通过雾化器使得雾化室充盈可燃雾气，样品经过雾化室后表面附着可燃物，之后样品置于燃烧室内进行高温燃烧，以使样品表面激发自由原子蒸气(基态原子)射光束；电热原子器件通过电流使相连的导热管(通常是石墨管)产生高温，以对导热管内的样品进行高温加热，以使样品表面激发自由原子蒸气射光束。
4、然而，现有的原子化器在一定的试验环境条件下，可产生相应介质气体(如氩气等)的等离子体，但是要迅速产生(高电离效率)等离子体，则需要采用功率更高、性能更加稳定的能量来源，因此要产生高电离效率的等离子体仍然较为困难。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种激光辅助介质气体等离子体原子化器及其工作方法，将激光器和微波激励器相结合，激光快速产生高温，以使样品表面迅速产生功率较高的等离子体；其中，微波激励器提供微波能量以维持振荡，同时
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、一种激光辅助介质气体等离子体原子化器，包括波导元件、等离子体矩管、激光器以及微波激励器；所述波导元件具有空心腔，所述等离子体矩管安装在所述空心腔内，所述激光器和微波激励器均可拆卸地安装在所述波导元件上；所述等离子体矩管供样品和介质气体放入，使样品伸入空心腔内；所述激光器的发射端和所述微波激励器的微波产生端均作用于所述等离子体矩管。
4、进一步的，所述波导元件的空心腔内壁开设有直孔，所述直孔设置有连接管，所述等离子体矩管与所述连接管插接，所述等离子体矩管伸入所述空心腔内的中间分别与所述激光器的发射端和所述微波激励器的微波产生端相对。
5、进一步的，所述等离子体矩管位于所述波导元件外的末端设置有炬管座。
6、进一步的，所述空心腔的内壁开设有通孔，所述通孔与所述直孔正对，所述通孔设置有气焰管。
7、进一步的，所述激光器位于所述等离子体矩管的上方，所述波导元件的顶面开设有连接孔，所述连接孔与所述空心腔相连通，所述激光器安装在所述波导元件的顶面，所述激光器的发射端与所述连接孔插接配合。
8、进一步的，所述微波激励器密封位于所述等离子体矩管的下方，所述微波激励器与所述空心腔内壁固定连接，所述微波激励器和所述空心腔内壁之间的连接处密封设置。
9、进一步的，所述微波激励器采用磁控管，所述磁控管长度方向与所述激光器的发射方向相垂直，且所述激光器的发射方向延伸至所述磁控管。
10、进一步的，所述介质气体是氩气、氮气、氦气或空气。
11、一种激光辅助介质气体等离子体原子化器的工作方法，应用于激光辅助介质气体等离子体原子化器，其特征在于，包括以下步骤：
12、s10：向等离子体矩管内插入相应样品，同时通入介质气体，其中样品部分伸入空心腔内；
13、s20：调整激光器的发射端，使激光器的发射端竖直向下与样品伸入空心腔内的末端正对；
14、s30：根据样品及介质气体相应的等离子体的预期温度需要，测算激光器的工作时产生的激光温度，根据测算的激光温度调节激光器的工作功率；
15、s40：同时启动激光器和微波激励器，以使样品表面在介质气体环境中产生相应预期温度的等离子体。
16、进一步的，在步骤s30中，获取样品及介质气体相应的等离子体的预期温度为10000k以上，通过以下波尔兹曼斜率法公式测算预期温度：
17、
18、其中，i为谱线强度，λ为谱线波长，ek为能级跃迁所需能量，q为总粒子数密度和配分函数决定的常数，gk为第k个激发态和基态的简并度，a为跃迁几率，k为玻尔兹曼常数，t为受激发时的等离子体温度；由该波尔兹曼斜率法公式测算激光器工作时单位时间内消耗的电能在50兆焦耳以上。
19、本专利技术具有如下有益效果：
20、1、本专利技术通过将激光器和微波激励器相结合，激光器的激光束与微波激励器的微波同时作用在等离子体矩管中处于介质气体环境中的样品上，以使样品表面迅速产生功率较高的等离子体；其中激光器产生的激光使得样品表面迅速产生高温，微波激励器提供微波能量以维持振荡，同时调整外部环境，减少产生的等离子体受到干扰，并保持稳定。相比于现有技术采用原子化器在一定试验环境条件下产生等离子体的方式，本专利技术将激光器和微波激励器相结合，激光和微波结合能够使样品表面迅速升温并产生等离子体，同时高温下以及微波环境下，能够使等离子体保持相对稳定。
21、2、本专利技术的原子化器的工作方法，能够基于等离子体的预期温度，经过相应公式测算出激光器工作时的激光温度，进而便于通过事先调节激光器的工作功率，进而通过向等离子体矩管内插入相应样品，同时通入介质气体，由此完成前期的工作准备，最终通过同时启动激光器和微波激励器，以使样品表面在介质气体环境中产生相应预期温度的等离子体，并且使产生的等离子体温度能够达到预期温度，以满足相应工作需求。
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1.一种激光辅助介质气体等离子体原子化器，其特征在于，包括波导元件、等离子体矩管、激光器以及微波激励器；所述波导元件具有空心腔，所述等离子体矩管安装在所述空心腔内，所述微波激励器和激光器均可拆卸地安装在所述波导元件上；所述等离子体矩管供样品和介质气体放入，使样品伸入空心腔内；所述激光器的发射端和所述微波激励器的微波产生端均作用于所述等离子体矩管。
2.如权利要求1所述的激光辅助介质气体等离子体原子化器，其特征在于，所述波导元件的空心腔内壁开设有直孔，所述直孔设置有连接管，所述等离子体矩管与所述连接管插接，所述等离子体矩管伸入所述空心腔内的中间分别与所述激光器的发射端和所述微波激励器的微波产生端相对。
3.如权利要求2所述的激光辅助介质气体等离子体原子化器，其特征在于，所述等离子体矩管位于所述波导元件外的末端设置有炬管座。
4.如权利要求2所述的激光辅助介质气体等离子体原子化器，其特征在于，所述空心腔的内壁开设有通孔，所述通孔与所述直孔正对，所述通孔设置有气焰管。
5.如权利要求1至4任一所述的激光辅助介质气体等离子体原子化器，其特征
6.如权利要求5任一所述的激光辅助介质气体等离子体原子化器，其特征在于，所述微波激励器密封位于所述等离子体矩管的下方，所述微波激励器与所述空心腔内壁固定连接，所述微波激励器和所述空心腔内壁之间的连接处密封设置。
7.如权利要求6所述的激光辅助介质气体等离子体原子化器，其特征在于，所述微波激励器采用磁控管，所述磁控管长度方向与所述激光器的发射方向相垂直，且所述激光器的发射方向延伸至所述磁控管。
8.如权利要求1所述的激光辅助介质气体等离子体原子化器，其特征在于，所述介质气体是氩气、氮气、氦气或空气。
9.一种激光辅助介质气体等离子体原子化器的工作方法，应用于如权利要求1至8任一所述的激光辅助介质气体等离子体原子化器，其特征在于，包括以下步骤：
10.如权利要求9所述的工作方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种激光辅助介质气体等离子体原子化器，其特征在于，包括波导元件、等离子体矩管、激光器以及微波激励器；所述波导元件具有空心腔，所述等离子体矩管安装在所述空心腔内，所述微波激励器和激光器均可拆卸地安装在所述波导元件上；所述等离子体矩管供样品和介质气体放入，使样品伸入空心腔内；所述激光器的发射端和所述微波激励器的微波产生端均作用于所述等离子体矩管。
2.如权利要求1所述的激光辅助介质气体等离子体原子化器，其特征在于，所述波导元件的空心腔内壁开设有直孔，所述直孔设置有连接管，所述等离子体矩管与所述连接管插接，所述等离子体矩管伸入所述空心腔内的中间分别与所述激光器的发射端和所述微波激励器的微波产生端相对。
3.如权利要求2所述的激光辅助介质气体等离子体原子化器，其特征在于，所述等离子体矩管位于所述波导元件外的末端设置有炬管座。
4.如权利要求2所述的激光辅助介质气体等离子体原子化器，其特征在于，所述空心腔的内壁开设有通孔，所述通孔与所述直孔正对，所述通孔设置有气焰管。
5.如权利要求1至4任一所述的激光辅助介质气...
【专利技术属性】
技术研发人员：张文凤，张冠文，张靖东，陈云，张红刚，
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：
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