火炬和用于维持原子化源的系统的制作方法_3

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灭)。在此类例子中,光学透明窗可允许光学监视原子化源以 确保其仍保持存在于火炬中。在一些例子中,视需要可存在单个以上光学透明窗。
[0055] 在特定实施例中,光学透明窗的确切尺寸可在火炬间以及系统间变化。在一些实 施方案中,光学透明窗足够大以允许人类肉眼从约3-5英尺的距离检视原子化源。在其它 实施方案中,光学透明窗可包括约9mm到约18mm的尺寸,例如约12mm到约18_。光学透明 窗的确切形状可从矩形、椭圆形、圆形变化,或可存在其它几何形状。术语"窗"一般地使用, 且在特定例子中窗可采取已向火炬中径向钻凿的圆孔的形式。钻孔可用光学透明材料密 封以提供实质上不漏流体的密封。在特定实施方案中,光学透明窗可包括石英或可承受约 500-550 °C或更高的温度的其它大体透明材料。在一些实施方案中,例如透镜、反射镜、光纤 装置等光学元件可以光学方式耦合至孔或窗以收集或接收原子化源提供的光(或信号)。
[0056] 在特定实施方案中,本文描述的火炬还可包含定位在外管中的内管。在一些实施 方案中,原子化源可维持在内管的端子部分处,且可提供冷却气体以使火炬的管冷却。参看 图3,火炬300包括外管310和在外管310内的内管320。如本文描述,一种或多种耐火材 料可存在于外管320的出口端上以防止出口端降解、视需要,内管320的一些或全部也可包 含一种或多种耐火材料,例如在内管的出口端处,或者内管的大体上全部可包括耐火材料。 在耐火材料存在于内管中的情况下,其可与耐火材料存在于外管中相同或不同。在内管包 括大体固体耐火材料的情况下,光学透明窗可存在于内管和外管上。视需要,内管和外管的 光学透明窗的至少某一度数可对准使得火炬中的原子化源可由用户检视。
[0057] 在特定实施方案中,本文描述的火炬可用于维持等离子体。参看图4,展示火炬 400的简化说明。火炬400包括包含流体进口 412和入口端的外管410,以及包含流体进口 422和入口端的内管420。火炬400可接纳雾化器430或其它样本引入装置。在操作中,等 离子体气体可经由流体进口 412引入,中间气体可经由流体进口 422引入,且雾化器气体和 样本可使用雾化器430引入。一种或多种类型的感应装置(例如,螺旋感应线圈、平坦板状 电极或其它适宜的装置)可用于将等离子体维持成邻近于雾化器430的出口端和内管420 的出口端。外管410的维持等离子体的区域或区可包括如本文描述的一种或多种耐火材 料。外管410的围绕内管420的区域可包括非耐火材料,例如石英,或者可包括如本文描述 的耐火材料和光学透明窗。在一些实施方案中,外管410的片段可熔合、彼此粘合、经由熔 块、磨口玻璃接头或中间材料彼此耦合,或以其它方式彼此接合以提供实质上不漏流体的 密封。在一些实施方案中,外管410可包括大体固体石英管,其在维持等离子体的内表面上 具有耐火材料涂层。涂层的确切长度可变化,但在特定例子中涂层可从外管410的出口端 延伸到下伏于内管420的出口端正下方的区域。涂层的确切厚度也可变化,但合意的是涂 层不需太厚以致于干扰穿过火炬400的气流。
[0058] 在特定实施方案中,本文描述的火炬可存在于经配置以检测已通过原子化源原子 化和/或离子化的一种或多种物质的系统中。在一些实施方案中,所述系统包括火炬,所 述火炬包括包含入口端和出口端的中空圆柱形外管,其中外管的出口端包括有效长度和/ 或有效量的耐火材料以防止火炬的出口端的降解。在特定实施方案中,系统还可包含感应 装置,其包括孔隙,所述孔隙经配置以接纳所述火炬且将射频能量提供至所述火炬以将原 子化源维持在火炬中。
[0059] 在一些实施例中,感应装置可为如图5所示的螺旋线圈。系统500包括火炬,其包 括外管510、内管520、雾化器530和螺旋感应线圈550。系统500可用于使用大体由图5中 的箭头展示的气流维持等离子体560。外管510的区512可包括耐火材料涂层或可包括大 体固体耐火材料。螺旋感应线圈550可电耦合至射频能量源以将射频能量提供至火炬以将 等离子体560维持在火炬内。在一些实施方案中,可使用适宜的检测器检测来自等离子体 中的激发态、原子化或离子化物质的光学发射。视需要,等离子体中的物质可提供至如本文 描述的不同仪器或装置。
[0060] 在一些实施方案中,感应装置可包括一或多个板状电极。举例来说且参看图6,系 统600包括外管610、内管620、雾化器630和板状电极642。展示存在任选第二板状电极 644,且视需要还可存在三个或三个以上板状电极。外管610可定位在如图6所示的板状电 极642、644的孔隙内。系统600可用于使用图6中的箭头展示的气流维持等离子体660。 外管610的区650+可包括耐火材料涂层或可包括大体固体耐火材料。板状电极可电耦合 至射频能量源以将射频能量提供至火炬以将等离子体660维持在火炬内。在一些实施方案 中,可使用适宜的检测器检测来自等离子体中的激发态、原子化或离子化物质的光学发射。 视需要,等离子体中的物质可提供至如本文描述的不同仪器或装置。
[0061] 在特定实施方案中,本文描述的火炬可在经配置以执行质谱法(MS)的系统中使 用。举例来说且参看图7,MS装置700包含样本引入装置710、可包括本文描述的火炬的一 者或多者的原子化装置720、质量分析器730、检测装置740、处理装置750和显示器760。 样本引入装置710、原子化装置720、质量分析器730和检测装置740可使用一或多个真空 栗在减小的压力下操作。然而,在特定实施例中,仅质量分析器730和检测装置740可在减 小的压力下操作。样本引入装置710可包含经配置以将样本提供至原子化装置720的进口 系统。进口系统可包含一或多个分批进口、直接试探进口和/或层析进口。样本引入装置 710可为注射器、雾化器或可将固体、液体或气体样本递送到原子化装置720的其它适宜的 装置。原子化装置720可包括在火炬的某一部分中(例如,在火炬的外管的出口端处)包 含耐火材料的本文描述的火炬中的任何一者或多者。质量分析器730可通常依据样本性 质、所要解析度等而采取许多形式,且下文进一步论述示例性质量分析器。检测装置740可 为可与现有质谱仪一起使用的任何适宜的检测装置,例如电子倍增器、法拉第杯、经涂覆感 光板、闪烁检测器等,以及将由本领域的一般技术人员在给定本公开的益处的情况下选择 的其它适宜的装置。处理装置750通常包含微处理器和/或计算机以及适宜软件用于分析 引入到MS装置700中的样本。一或多个数据库可由处理装置750存取以确定引入到MS装 置700中的物质的化学身份。本领域已知的其它适宜的额外装置也可与MS装置700 -起 使用,包含(但不限于)自动取样器,例如可从PerkinElmer Health Sciences公司购得的 AS-90plus 和 AS-93plus 自动取样器。
[0062] 在特定实施方案中,本文描述的火炬可在光学发射光谱仪(0ES)中使用。参看图 8, 0ES装置800包含样本引入装置810、包括本文描述的火炬的一者的原子化装置820,以 及检测装置830。样本引入装置810可依据样本的性质而变化。在特定实施例中,样本引 入装置810可为雾化器,其经配置以使液体样本成烟雾状散开以供引入到原子化装置820 中。在其它实施例中,样本引入装置810可为注射器,其经配置以接纳可直接注射或引入到 原子化装置820中的样本。用于引入样本的其它适宜装置和方法可容易由本领域的一般技 术人员在给定本公开的益处的情况下选择。检测装置830可采取许多形式且可为可检测例 如光学发射825等光学发射的任何适宜装置。举例来说,检测装置830可包含适宜的光学 元件,例如透镜、反射镜、棱镜、窗、带通滤波器等。检测装置830还可包含光栅,例如中阶梯 光栅,以提供多通道0ES装置。例如中阶梯光栅等光栅可允许同时检测多个发射波长。光 栅可定位在单色器或其它适宜装置内用于选择一或多个特定波长以供监视。在特定实施例 中,检测装置830可包含电荷耦合装置(CCD)。在其它实施例中,0ES装置可经配置以实施 傅里叶变换以提供多个发射波长的同时检测。检测装置可经配置以监视大波长范围上的发 射波长,包含(但不限于)紫外、可见、近红外和远红外等。0ES装置800可进一步包含适 宜的电子设备(例如,微处理器和/或计算机)以及适宜的电路来提供所要信号和/或用 于数据获取。适宜的额外装置和电路是本领域已知的且可在例如市售0ES装置(例如,可 从 PerkinElmer Health Sciences 公司购得的 Optima 2100DV 系列和 Optima 5000DV 系列 0ES装置)上找到。任选放大器840可操作以增加信号835,例如放大来自所检测光子的信 号,且将信号提供至显示器850,显示器850可为读出设备、计算机等。在信号835足够大以 供显示或检测的实施例中,放大器840可省略。在特定实施例中,放大器840是经配置以接 收来自检测装置830的信号的光电倍增管。然而,本领域的一般技术人员在给定本公开的 益处的情况下将选择用于放大信号的其它适宜装置。在给定本公开的益处的情况下同样将 在本领域的一般技术人员的能力范围内的是,以此处公开的原子化装置改造现有0ES装置 以及使用此处公开的原子化装置设计新的0ES装置。0ES装置可进一步包含自动取样器,例 如可从PerkinElmer Health Sciences公司购得的AS90和AS93自动取样器,或可从其它 供应商获得的类似装置。
[0063] 在特定实施例中,本文描述的火炬可在原子吸收光谱仪(AAS)中使用。参看图9, 信号束AAS 900包括电源910、灯泡920、样本引入装置925、包括本文描述的火炬的一者的 原子化装置930、检测装置940、任选放大器950和显示器960。电源910可经配置以将功 率供应到灯泡920,灯泡920提供一或多个波长的光922以供原子和离子吸收。适宜的灯 泡包含(但不限于)汞灯、阴极射线灯、激光器等。灯泡可使用适宜的斩波器或脉冲控制电 源进行脉冲控制,或在其中实施激光器的实施例中,激光器可以选定频率(例如,5、10或20 次/秒)进行脉冲控制。灯泡920的确切配置可变化。举例来说,灯泡920可沿着原子化 装置930的火炬主体轴向提供光。或可沿着原子化装置930径向提供光。图9所示的实施 例经配置用于从灯泡920轴向供应光。如上文论述,可存在使用信号的轴向检视的信噪优 点。原子化装置930可为本文公开的原子化装置的任一者或任何适宜的原子化装置,包含 可由本领域的一般技术人员在给定本公开的益处的情况下容易选择或设计的增压装置。随 着样本在原子化装置930中原子化和/或离子化,来自灯泡20的入射光922可激发原子。 SP,由灯泡920供应的光922的某一百分比可被原子化装置930的火炬中的原子和离子吸 收。火炬的包含耐火材料的片段可
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