用于改进谱法中的处理量的设备和方法_4

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其中确定它们的质荷比并且在这种情况下,谱仪90包括质谱仪。
[0044]由于与传统的气动喷雾器中1-2%的样品利用率截然相反,样品利用率接近100%,仅几微升的样品足以获得相同的信号。对于优选的50-70 μm液滴直径,这要求在5-25秒的高达2kHz液滴喷射速率下的SDMD操作内可以提供14 - 5X 14个液滴。更高的频率是可能的,但增加液滴合并的机会。此外,窄的信号时间宽度(<l-2ms FffHM)允许该信噪比在较低重复率下得以改进,由于来自单独液滴的信号不重叠并且可以单独地并且按选通方式进行采集。
[0045]—旦液滴离开SDMD 10,它在进入等离子体70之前不再接触任何表面,因此焰炬50内的记忆效应将是可忽略的。然而,SDMD 10自身使其孔14和其紧邻的周围环境被样品污染并且因此需要彻底的清洗程序。这是通过以下方式着手解决的:通过使用操控器30将SDMD 10从该第一位置移动到第三位置(在这种情况下其与图1的平面垂直)中,并且使用泵20施加正压到导管13上,导致未使用的含样品的液体从SDMD 10中喷射至废物。从供应管线21经由导管13供应额外的缓冲液体,该额外的缓冲液体可以用于洗净液体注射装置10并且还用于补充部分填充液体注射装置10的缓冲液体,从而消除在该含样品的液体与该缓冲液体之间的界面附近的液体。一旦在液体注射装置10内的取样容积重复多次排液(例如,通过在l_5mL/min的流速下喷射0.1-0.5mL的液体),在10-20几秒之后SDMD10再次准备好进行装载。在装载之前,它可以额外地在任选的冲洗管45中冲洗例如10-15秒(该操作可以与排液结合)。为了完成此过程,操控器30将液体注射装置10移动到第四位置(未示出),这样使得第一出口 14与含有冲洗剂的容器45处于流体连通。在这个实施例中,通过操控器30将液体注射装置10的第一出口 14插入容器45中来进行液体连通。启动泵20来施加负压到导管13上,从而导致缓冲液体通过第二出口 16从液体注射装置10中被抽出,并且这导致冲洗剂通过第一出口 14被抽入液体注射装置10中。一旦已经将足够量的冲洗剂装载到液体注射装置10中,控制泵20以便产生至导管13的正压,将该冲洗剂从液体注射装置10的第一出口 14中喷射出。可以重复这个装载和喷射冲洗剂的过程。在该冲洗程序过程中通过施加电脉冲到压电元件12上可以进一步改进冲洗效率。在每个样品之后的总清洗时间从而可以减少至20-30秒(还允许操控器30的5-10秒的移动时间)。
[0046]该清洗时间代表优于现有技术的冲洗方法的2倍改进并且是使用本发明的方法和设备通过减少与该含样品的液体进行接触的表面积来实现的。如果利用额外的液体注射装置,可以使用本发明的方法和设备来实现进一步改进。在这种情况下,多个液体注射装置可以安排为,例如,例如8或12或16个SDMD的线性或环形或辐射形阵列。优选地,含有冲洗剂的容器阵列被安排为匹配该液体注射装置阵列并且另外的含有样品的容器阵列被安排为匹配该液体注射装置阵列。每个SDMD单独地通过操控器30 (或任选地一组独立的操控器)来定址,并且冲洗特定的SDMD可以在喷射含样品的液体结束之后立即开始并且它可以继续直到最后一个SDMD已经结束喷射含样品的液体。优选地,最后一个SDMD含有具有最低浓度的样品。所有液体注射装置的样品装载可以并行进行。这意味着每个样品的分析时间是:
[0047]T分析=(T预备+N*T取样+T冲洗+T移动)/N = T取样+ (T预备+T冲洗+T移动)/N
[0048]其中Tltt是将含样品的液体装载到该液体注射装置中的时间,Tsw是喷射含样品的液体以便其进入该焰炬的入口的时间,Tms是用冲洗剂冲洗该液体注射装置的时间,
是将该液体注射装置在不同的位置之间移动的时间,并且N是在该阵列中的液体注射装置的数目。
[0049]利用本发明的这个方面,每次分析增加的开销时间比以上总计20-30秒小了 N倍并且对于足够高数目N的液体注射装置可以构成每个样品仅2-3秒。使用独立的操控器,从一个SDMD中取样可以与冲洗另一个SDMD和移动第三个SDMD并行进行,因此通过以增加的复杂性为代价可以进一步减少该开销。
[0050]如以上所指出,该液体注射装置阵列可以是相似的或不同的液体注射装置的阵列。对于不同类型的样品,不同的液体注射装置可以是优选的。优选地,在该阵列中的所有液体注射装置彼此相似。
[0051]一个特别优选的实施例包括一个SDMD阵列,这些SDMD中的每一个具有<6mm、优选3mm的外径,每一个具有内部疏水涂层并且每一个在频率2000Hz下产生具有50-70 μ m直径的液滴。导管13中的缓冲液体优选是蒸馏的去离子水或者与这些样品中使用的相同的溶剂,或者不与水混合的油,例如像氟碳油。注射器管51中的氩气流是0.2-0.3L/min(低于常规喷雾器通常的),辅助管52中的氩气流是〈lL/min,外部管53中的氩气流是10-15L/min并且ICP正向功率是1-1.5kW。每个样品的希望的分析时间是15-20秒(3_4个样品/分钟)。
[0052]当在光学ICP光谱法中利用本发明时,重要的是利用信号的时间结构,S卩,应该仅当每个液滴的物质光学地发射时采集信号。该背景的闪烁和散粒噪声可以减少,因此改进信噪比。为了对此进行辅助,计算机120具备接受来自控制器100的数据的输入端123,该数据包括所发射的单独液滴的信息,该信息可以包括例如当每个液滴从该液体注射装置被发射时的定时信号。
[0053]尽管SDMD 10最好地在竖直取向上运行以便在竖直方向上喷射液滴,它还可以在水平取向上运行(如对于ICP-MS典型的)。为此,注射器管51应该被制成尽可能短(优选<50mm)并且SDMD 10轻微向上偏移并且优选倾斜几度,以便喷射的液滴不撞击到该喷射器的内表面上。原则上,还有可能的是在SDMD 10取向朝下的情况下来运行。
[0054]操控器30可以是基于如本领域中的已知的任何合适的商业操控器。
[0055]本发明的设备和方法可以用于将来自固体样品的物质递送到等离子体或火焰。这可以通过利用该液体注射装置将一个或多个载体液体液滴沉积到该固体样品表面上来实现。可以通过各种手段将样品物质转移到该载体液滴中,包括:
[0056](i)通过使用载体液体用化学方法溶解该样品,该载体液体可以是酸或其他反应性液体;该化学反应可以通过例如加热、或施加超声波来辅助;
[0057](ii)微萃取/脱附也通过超声波、加热等辅助(如果必要的话);
[0058](iii)使用被引导穿过该液滴的激光束激光烧蚀该固体样品表面,或者其中该固体样品驻留在透明承载板上,穿过该承载板的背面。
[0059]在所有三个实例中,然后使用同一个或另一个液体注射装置将充注了固体样品物质的载体液体液滴以单分散液滴的形式拾取并且分配到等离子体或火焰中。
[0060]还可以将来自固体样品的物质经由从本发明的液体注射装置分配的液滴递送到该等离子体中,在该液体注射装置中这些液滴不接触该固体样品表面。在这种情况下,固体样品颗粒从该固体样品表面被烧蚀并且撞击到液滴流上,该液滴流是从该液体注射装置分配的,并且在它们至等离子体或火焰的路上在该固体样品表面的附近行进。烧蚀可以通过例如脉冲加热、火花烧蚀、或激光烧蚀来实现。
[0061]通过以上手段,由此最小化该固体样品物质在其转移到该载体液体过程中的污染,不存在该固体样品与任何其他液体或固体之间的接触。这还减少了记忆效应,由于不涉及分开的样品制备设备,如容器、管道或移液管,所有这些必须在与每个样品接触之后进行清洁。使用此种样品制备设备减少了可用于分析样品的时间并且因此本发明提供优于现有技术方法和设备的处理量上的改进。此外,取样的物质不被周围气体稀释,从而改进了该分析的灵敏度。
[0062]纳米颗粒可以通过以下方式悬浮在本体液体载体中:在使用该液体注射装置分配之前使含有这些纳米颗粒的气体鼓泡通过该液体载体。例如,这可以用于悬浮在空气中存在的纳米颗粒,通过将该空气鼓泡通过合适的载体液体,使得能够通过该谱仪分析这些纳米颗粒。
[0063]使用本发明的液体注射装置使得能够进一步优化有待制成的谱仪。考虑了各种不同的焰炬设计,如双管焰炬、小轴向长度的焰炬、微型焰炬、低气体消耗焰炬。该焰炬喷射器管和该液体注射装置可以组合为一个部件以最小化在该样品引入点与该等离子体或火焰之间的距离;从而简化构造并且消除可能聚藏污染的管接头;并且以便有助于较大液滴的传输。这些谱仪光学器件还可以重新设计以
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