用于减少热效应的激光取样方法
【专利说明】用于减少热效应的激光取样方法
[0001]相关申请案
[0002]此申请案是主张2013年3月15日申请的美国临时专利申请案号61/791，502的益处，该申请案的揭露内容是被纳入作为参考。
【背景技术】
[0003]激光剥蚀感应耦合电浆质谱法(LA-1CP-MS)或是激光剥蚀感应耦合电浆发射光谱法(LA-1CP-OES)技术可被利用来分析一靶材(例如，一固体或液体的靶材材料)的成分。通常，该靶材的一具有气溶胶(aerosol，也就是固体以及可能的液体微粒及/或蒸气悬浮在一种例如是氦气的载体气体中)的形式的样本是被提供至一分析系统。该样本通常是通过将该靶材配置在一激光剥蚀室内、将一载体气体流引入到该室内、以及利用一或多个激光脉波来剥蚀该革G材的一部分以产生一包含从该革El材(在以下被称为"革G材材料〃)射出或另外产生且被悬浮在该载体气体内的微粒及/或蒸气的羽流(plume)来加以产生的。夹带在该流动的载体气体内的靶材材料是经由一输送导管而被输送到一分析系统，而到一在其中被离子化的ICP火炬(torch)。一包含该些离子化的微粒及/或蒸气的电浆是接着通过一例如是MS或OES系统的分析系统来加以分析。
[0004]在LA-1CP-MS或是LA-1CP-0ES量测中，一激光射束是被扫描横跨一样本表面(在大多数的情况中，该样本实际上是位在一 XY平台上并且相对于该激光射束来移动，但是反之也成立)，使得该样本表面是渐进地被剥蚀，并且产生的气溶胶是被转移至该侦测系统以用于分析。
[0005]此取样模式可能会使得多个激光脉波重叠，因为该激光频率(脉波式激光)通常是比该平台的移动快。多个脉波重叠是造成该样本渐进的加热，其已经被展示为不利于数据质量，也就是一用于该剥蚀的热机制是造成该样本的熔化以及大的微粒的形成，其是造成低的ICP-MS灵敏度及分离(fract1nat1n);因此其结果并不代表该样本的真实成分。
[0006]大多数市售的激光剥蚀系统的现有的技术是看到该样本位在一附接至一 XY平台的剥蚀单元(有时被称为取样室/单元)中。当扫描是必要的时候，该平台是移动在该XY平面内，使得运动是相对于该发射的激光射束。这些扫描倾向是渐进且线性的，使得一热剥蚀面(front)是随着该激光扫描而被产生。
[0007]某些仪器为了快速的扫描是使用一振动反射镜以及一具有高的重复率(每秒数百次、数千次、或甚至是数百万次激光击发)是激光射束以相对于该样本移动该射束，其中激光扫描是从渐进且线性的移动来加以建立，此是致能热的积聚以及热剥蚀面，但是其结果是相同的。
[0008]产生重叠的激光脉波的装置的一个例子是被展示在2012年8月23日公开的名称为〃用于光电装置的改良的激光划线的方法及装置〃美国专利公开案US-2012-0211477-A1中，该公开案的揭露内容是被纳入作为参考。
【发明内容】
[0009]—种用于在激光剥蚀发射光谱法中减少热效应的方法可以如下地加以实行。离散的剥蚀点是在一靶材表面上沿着一在该靶材表面上的分析线来加以产生。以下的第一及第二步骤中的至少一个也被实行。首先，该些剥蚀点是被设置成使得一对连续的剥蚀点是沿着该分析线彼此间隔开，并且通过该些剥蚀点中的另一个点彼此分开。其次，当该分析线包括分析线区段时，其中该些分析线区段是大致彼此相邻并且平行的，则该些剥蚀点被设置成使得(A) —对连续的剥蚀点是在不同的分析线区段上，并且(B)当该些不同的分析线区段是彼此相邻时，该些连续的剥蚀点是被设置在沿着该些分析线区段的不同的纵长位置处。因此，一种隔离的剥蚀点的线性扫描可被产生。
[0010]该热效应减少的方法可包含以下的一或多个。该些剥蚀点中的该另一个可以和该对剥蚀点的该些剥蚀点的每一个分开。该产生步骤可包含依序产生第一、第二及第三离散的剥蚀点，并且该第一设置步骤可包含将该第三剥蚀点设置在该第一及第二剥蚀点之间并且和该第一及第二剥蚀点间隔开。
[0011]此揭露内容的实施方式的其它特征、特点及优点可以在检视以下的图式、详细说明以及权利要求书而被看出。
【附图说明】
[0012]图1-10是和2014年2月14日申请的名称为〃用于组成分析系统的激光剥蚀单元和火炬系统〃美国专利申请案号14/180，849的图1-10相同的。
[0013]图1是概要地描绘一种用于处理一靶材以及用于处理从该靶材射出或另外产生的靶材材料的装置的一实施例，并且其包含一样本室、一样本捕捉单元以及一靶材座的横截面图。
[0014]图2是沿着在图2A中所示的线I1-1I所取的横截面图，其是概要地描绘根据一实施例在图1中所示的样本捕捉单元。
[0015]图2A是概要地描绘当在沿着图2中的线IIA-1IA指出的方向上观看时的该样本捕捉单元的一第一入口、一第二入口、一捕捉凹处以及一出口的平面图。
[0016]图2B是描绘当在沿着图2中的线IIB-1IB指出的方向上观看时的该样本捕捉单元的该第一入口、第二入口、捕捉凹处以及出口的平面图。
[0017]图3是概要地描绘激光被导引通过该样本单元的该第二入口及捕捉凹处而到位在一激光剥蚀位置的一靶材之上，以及一包含从位于该激光剥蚀位置处的该靶材射出的靶材材料的所产生的羽流进入到该样本单元的该捕捉凹处中的横截面图。
[0018]图4是概要地描绘在该样本室的内部中的载体气体进入到图2中所示的该样本捕捉单元的该捕捉凹处的流动特征的立体横截面图。
[0019]图5是概要地描绘图4中所示的载体气体进入到图2中所示的该样本捕捉单元的该捕捉凹处的流动特征的放大的俯视平面图。
[0020]图6是图4中所示的概要图放大的立体横截面图，其是概要地描绘载体气体从一介于该样本捕捉单元以及该靶材之间的区域，通过该捕捉凹处的一开口并且进入图2中所示的该样本捕捉单元的该出口的流动特征。
[0021]图7是图4中所示的概要图放大的侧横截面图，其是概要地描绘载体气体通过该第二入口并且进入图2中所示的该样本捕捉单元的该出口的流动特征。
[0022]图8是概要地描绘根据另一实施例的图1中所示的该样本捕捉单元纳入一辅助的入口的横截面图。
[0023]图9是概要地描绘一耦接至一样本准备系统的注入器以及一分析系统的一部分的一实施例的横截面图。
[0024]图10是概要地描绘一去溶剂化(desolvat1n)单元親接在一液滴产生器以及一例如是图9中所示的该注入器的注入器之间的一实施例的部分横截面图。
[0025]图11是描绘一种现有技术的激光剥蚀技术的结果，其中一系列重叠的剥蚀点是在沿着一分析线的一第一方向上形成在一革E材表面上。
[0026]图12是描绘一种类似图11现有技术的激光剥蚀技术的结果，但是其中该分析线是一分段的分析线，其是包含一些彼此平行且相邻的分析线区段，其中剥蚀点是在该第一方向上沿着一第一分析线区段并且继续在一和该第一方向相反的第二方向上沿着一第二分析线区段来加以形成。
[0027]图13是描绘一种类似图11及12的现有技术的激光剥蚀技术的结果，但是其中该些剥蚀点都在从相同端开始的该第一方向上沿着该第一及第二分析线区段来加以形成。
[0028]图14是描绘在此例子中在一靶材表面上沿着一分析线形成三个剥蚀点的结果，其中该第三剥蚀点是位于该第一及第二剥蚀点之间并且和该第一及第二剥蚀点间隔开。
[0029]图15是描绘在此例子中在一靶材表面上沿着一分段的分析线的相邻且平行的分析线区段形成四个剥蚀点的结果。
【具体实施方式】
[0030]以下的说明通常将会参考特定结构的实施例及方法。将了解到的是，并无意图欲受限于该些明确揭露的实施例及方法，而是其它特点、组件、方法及实施例也可被使用于此揭露内容的实施。较佳实施例是被描述以描绘所揭露的技术，而非用以限制其范畴，该范畴是通过权利要求书所界定。该项技术中具有通常技能者将会体认到以下的说明的各种等同的变化。除非另有叙述，否则在此申请案中指明的例如是平行、对准或是在相同的平面中的关系是表示该些指明的关系是在制程的限制内并且在制造的变化内。当构件被描述为耦接、连接、接触或是彼此接触时，它们并不需要是实际直接彼此触及，除非是明确如此叙述的。
[0031]以下图1-10的说明是和2014年2月14日申请的美国专利申请案号14/180,849的图1-10的对应的说明实质相同的。
[0032]图1是概要地描绘一种用于处理一靶材以及用于处理从该靶材射出或另外产生的靶材材料的装置的一实施例，并且其包含一样本室、一样本捕捉单元以及一靶材座的横截面图。
[0033]参照图1，一种用于处理一靶材以及用于处理从该靶材射出或另外产生的靶材材料的装置(例如，装置100)可包含一被配置以在其内部106中容纳一靶材104的样本室102、一被配置以移除该靶材104的一部分(其接着可被捕捉为一样本)的样本产生器108以及一被配置以分析该样本的一成分的分析系统110。可被提供作为一靶材104的材料例子例如是包含考古学的材料、生物学的化验基板及其它生物学的材料、陶瓷、地质材料、药剂(例如，药丸)、金属、聚合物、石化材料、液体、半导体等等。该装置100可选配地包含一样本准备系统112，该样本准备系统112是被配置以在该样本通过该分析系统110分析之前先激励(例如，离子化、雾化(atomize)、照亮、加热或类似者或是其之一组合)该样本的一或多个成分。如同将会在以下更加详细描述的，该样本准备系统112可包含一电楽火炬(例如，一 ICP火炬)或类似者。再者，该分析系统110可被设置以作为一 MS系统、一 OES系统或类似者。
[0034]该样本室102可包含一框架114，该框架114是具有一延伸穿过其的光学端口116，以允许在该样本产生器108以及该样本室102的内部106之间的光学连通。选配的是，一透射窗口 118可耦接至该框架114并且跨越该光学端口 116。该透射窗口 118通常是由一种材料(例如，石英)所形成的，该材料对于由该样本产生器108所产生的激光是至少实质通透的。该透射窗口 118也可被密封至该框架114，以避免灰尘、碎片或是其它非所要的气体或其它污染源经由该光学端口 116进入到该内部106。在一实施例中，该透射窗口 118是被密封至该框架114，以同样避免从该靶材104射出的微粒、从该靶材104产生的蒸气等等(该些微粒、蒸气等等整体在此被称为〃靶材材料〃，其是从该靶材104移除的)、存在于该内部106中的载体气体或其它流体通过该光学端口 116而离开该样本室102。尽管该框架被描