一体式炬管的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型与分析化学仪器有关，具体属于一种应用于电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)的炬管。
【背景技术】
[0002]炬管是电感親合等离子体(Inductively coupled Plasma，简称ICP)光源的核心组件，目前广泛使用的电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)与电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)中所用的炬管基本都是采用石英制成的。
[0003]石英在等离子体高温下会发生晶型转化，进而析出二氧化硅白色粉末，这些白色粉末最终导致石英炬管无法透光而引起ICP-AES检出限升高或者ICP-MS硅背景值上升。同时，晶型转化后的石英表面粗糙，这样会吸附样品引起空白背景升高，为了保证分析结果的准确性就必须停机对石英炬管进行清洗。由于炬管所用石英的晶型转化是一个不可逆过程，而且该转化过程会越来越快，最终导致炬管无法正常使用，必须定期更换。
[0004]当利用电感耦合等离子体发射光谱仪或电感耦合等离子体质谱仪分析一些腐蚀性、碱金属样品时，样品对石英炬管的侵蚀更加严重，会极大地缩短炬管的使用寿命。当利用电感耦合等离子体发射光谱仪或电感耦合等离子体质谱仪分析有机样品时，样品会释放大量的热量，由于炬管的加工工艺不过关或者石英材质内部存在晶格缺陷、气泡或者微小裂缝等不足，最终可能导致石英受热不均因内部应力发生爆裂。
[0005]前述几种情况不但增加了 ICP-AES与ICP-MS中石英炬管的维护成本和使用成本，而且耗费大量的人力和时间，还给日常分析实验带来极大的麻烦。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种一体式炬管，解决了石英炬管因晶型转化造成的分析结果不准确、定期清洗或更换的问题，不但可以延长炬管的使用寿命，而且可以避免炬管爆裂的情况发生。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型提供的一体式炬管，该炬管包括外管和中管，所述外管和中管采用陶瓷材料，且外管和中管通过密封胶粘接。
[0008]在上述结构中，所述外管和中管都是由氮化硅制成的，或者都是由塞隆制成的。
[0009]其中，所述炬管的外管和中管分别连接氩气管路。
[0010]此外，所述外管和中管的粘接端设有等离子体耦合发生部位，该等离子体耦合发生部位处设有一红外光纤，所述红外光纤的一端连接等离子体红外探测器，另一端固定在等离子体耦合发生部位前方。
[0011]本实用新型的炬管采用全陶瓷材质替代石英材质，并且为一体式结构，无需通过额外的装配部件就可以直接安装在现有的电感耦合等离子体发射光谱仪与电感耦合等离子体质谱仪中，不但解决了石英炬管因晶型转化导致的分析结果不准确、定期维护更换的问题，而且该炬管具有很好的化学惰性，导热系数与石英接近，因此不会发生爆裂和被腐蚀的情况。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型中炬管的结构示意图；
[0013]图2是本实用新型的炬管的使用状态示意图。
[0014]其中附图标记说明如下:
[0015]I为炬管；11为外管；12为中管；2为红外光纤；3为等离子体红外探测器；4为等离子体耦合发生部位；5为等离子体高频线圈；6为氩气管路。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0017]本实用新型提供的一体式炬管，该炬管I包括外管11和中管12，如图1所示，所述外管11和中管12均采用陶瓷材料，且外管11和中管12通过耐高温且耐腐蚀的密封胶粘接，该密封胶可以耐至少800 °C。
[0018]本发明使用的陶瓷材料为氮化硅或塞隆(SIALNO)，其介电常数、导热系数均与石英接近，点燃等离子体时所需的高压放电能够击穿陶瓷炬管从而轻松点燃等离子体。
[0019]图2所示为本实用新型的陶瓷炬管I应用于电感耦合等离子体发射光谱仪与电感耦合等离子体质谱仪中，炬管I的外管11和中管12均具有进气口(如图1所示，外管11的进气口位于侧部下方，中管12的进气口位于底部)，进气口分别连接氩气管路6，外管11和中管12在底部粘接，氩气在炬管的等离子体耦合发生部位4与等离子体高频线圈5进行耦合并产生等离子体。
[0020]由于现有的石英炬管具有透光性，而本实用新型的氮化硅或塞隆材质的炬管不具有透光性，因此采用等离子体红外探测器检测等离子体是否点燃的ICP-AES或ICP-MS可能无法检测到等离子体发光从而导致点炬失败。鉴于上述原因，当等离子体红外探测器3与等离子体耦合发生部位4位置较远时，通过在等离子体红外探测器3处增加一红外光纤2导光即可解决该问题，所述红外光纤2的一端连接等离子体红外探测器3，另一端固定在等离子体耦合发生部位4前方。当然，如果等离子体红外探测器3与等离子体耦合发生部位4位置靠近或者不通过等离子体红外探测器检测等离子体是否点燃时，也可以不设置红外光纤。
[0021]本实用新型的炬管采用氮化硅或塞隆材料，其导热系数与石英接近，保证了炬管后部的温度在正常工作范围，不会烫损ICP-AES或ICP-MS上固定炬管部件与连接炬管的气路。而且，氮化硅炬管或塞隆炬管能够承受等离子体瞬间点燃与瞬间熄灭的巨大温差而不断裂，从而保证了该炬管在ICP-AES与ICP-MS上正常使用。
[0022]此外，炬管采用氮化硅或塞隆材料，本身具有很强的化学惰性，在高温下与样品不会发生反应，而且采用酸性液体清洗时不会对炬管造成表面腐蚀，延长了炬管的使用寿命。
[0023]该炬管在加工时，先利用氮化硅或者塞隆烧制成外管和中管，该外管和中管经加工磨制成所需尺寸，然后利用耐高温且耐腐蚀的密封胶(如陶瓷胶)在高温保护性气体的环境中将外管和中管粘接，并且要保证外管和中管的同心度。当然，该炬管表面可以使用保护性气体进行处理。
[0024]以上通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，该实施例仅仅是本实用新型的较佳实施例，其并非对本实用新型进行限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下通过任何修改、等同替换、改进等方式所获得的所有其它实施例，均应视为在本实用新型所保护的技术范畴内。
【主权项】
1.一种一体式炬管，该炬管包括外管和中管，其特征在于:所述外管和中管采用陶瓷材料，且外管和中管通过密封胶粘接。
2.根据权利要求1所述的一体式炬管，其特征在于:所述外管和中管都是由氮化硅制成的。
3.根据权利要求1所述的一体式炬管，其特征在于:所述外管和中管都是由塞隆制成的。
4.根据权利要求1所述的一体式炬管，其特征在于:所述炬管的外管和中管分别连接氩气管路。
5.根据权利要求1所述的一体式炬管，其特征在于:所述外管和中管的粘接端设有等离子体耦合发生部位，该等离子体耦合发生部位处设有一红外光纤，所述红外光纤的一端连接等离子体红外探测器，另一端固定在等离子体耦合发生部位前方。
【专利摘要】本实用新型公开了一种一体式炬管，该炬管包括外管和中管，所述外管和中管采用陶瓷材料，且外管和中管通过密封胶粘接；所述陶瓷材料为氮化硅或者塞隆。本实用新型的炬管采用全陶瓷材质替代石英材质，并且为一体式结构，无需通过额外的装配部件就可以直接安装在现有的电感耦合等离子体发射光谱仪与电感耦合等离子体质谱仪中，不但解决了石英炬管因晶型转化导致的分析结果不准确、定期维护更换的问题，而且该炬管具有很好的化学惰性，导热系数与石英接近，因此不会发生爆裂和被腐蚀的情况。
【IPC分类】G01N21-73, G01N27-64
【公开号】CN204287047
【申请号】CN201420796217
【发明人】张瑜佳
【申请人】张瑜佳
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月15日