用于液体样品引入的设备和方法_2

文档序号:9437475阅读:来源:国知局
此优选地,在运送样品液滴时以第一流速供应该气体流,并且当不运送样品液滴时以第二流速供应该气体流并且同时恰在施加导致液滴从该量的样品中喷射的第一幅值声能之前应用第二幅值声能确定该量的样品的特性,该第二流速是大于该第一流速。
[0020]优选地,供应该气体流以便形成气体帘幕,该气体帘幕在样品液滴离开该量的样品的表面时至少部分地围绕该量的样品和/或部分地围绕该样品液滴,术语气体帘幕在此用来表示部分或完全的气体护层。实施本发明的设备包括被安排在该气体供应与该样品支架之间并且在该样品支架与该分析装置的入口之间的气体导管。优选地,该气体导管包括被安排在该气体供应与该样品支架之间的第一气体导管以及被安排在该样品支架与该分析装置的入口之间的第二气体导管。当将该量的样品以液体滴形式安置在样品支架的固体表面上时,优选地,该第一气体导管被配置为供应气体至该样品支架的第一表面,并且该气体流在一个或多个通道中穿过该样品支架的一部分,这些通道从该样品支架的第一表面延伸通过到第二表面,该量的样品被安置在该样品支架的第二表面上(该样品支架的第一和第二表面已经在以上描述)。在优选的实施例中,其中该量的样品安置在容纳容器内样品支架的固体表面上并且该样品支架的第二侧是在该容纳容器的内部并且是该容纳容器的内部下表面,优选地,该气体流在一个或多个通道中穿过该样品支架的一部分。在一些实施例中,这些通道从该第一表面并且在容纳容器的一个或多个侧壁内延伸到第三表面,该第三表面与该量的样品相比离该第一表面的距离更大,例如该第三表面可形成容纳容器的边缘。在其他实施例中,这些通道通过表面而进入样品支架并且在样品支架内延伸至该第三表面。当该容纳容器是孔板内的孔时,该第三表面优选是该孔板的上表面的一部分,如将进一步描述的。当气体帘幕至少部分地围绕该量的样品并且该量的样品安置在容纳容器的内部下表面上时,在气体在该容纳容器的一个或多个侧壁内形成的一个或多个通道中行进的同时,气体帘幕部分地围绕该量的样品。优选地,将气体帘幕主要垂直于该量的样品安置在其上的固体表面那侧引导并且引导远离那侧。优选地该气体导管以气体帘幕的形式供应该气体流,该气体帘幕至少部分地围绕与该样品支撑位点相邻的体积,以便在该样品液滴离开该样品支撑位点上该量的样品表面时部分地围绕该样品液滴。
[0021]在优选实施例中,该声换能器将声能穿过该样品支架的固体表面施加到该量的样品上。优选地,该声换能器将声能穿过样品支架的第一表面施加到该量的样品上并且从样品支架的第二表面出来,该第一和第二表面已经在以上描述。优选的是,该第一和第二表面的至少一部分是基本上平行的,使得对于所有声能束沿着该声能的路径通过样品支架的路径长度是基本相同的。在一个优选的实施例中,该声换能器位于该第一气体导管内,如将要进一步描述的。
[0022]实施本发明的设备包括被安排在该气体供应与该样品支架之间并且在该样品支架与该分析装置的入口之间的气体导管。优选地,该气体导管包括被安排在该气体供应与该样品支架之间的第一气体导管以及被安排在该样品支架与该分析装置的入口之间的第二气体导管。优选地,该第二气体导管包括载气管并且该载气管接收至少一些在使用中由该第一导管递送的气体。更优选地,该载气管接收基本上所有的在使用中由该第一导管递送的气体。该气体导管用来在气体流从该样品支架行进到分析装置时至少部分地限制该气体流,并且从而限制被喷射的液滴的部分或整个运送路径。在优选实施例中,包括载气管的第二气体导管用来在气体流从该样品支架行进到分析装置时至少部分地限制该气体流,并且从而限制被喷射的液滴的部分或整个运送路径。
[0023]在优选实施例中,该第一气体导管通过气密性密封件被密封到样品支架的表面上以便在该一个或多个通道在样品支架上出现时围绕它们并且该第二气体导管通过气密性密封件被密封到样品支架的另一个表面上,以便在该一个或多个通道在样品支架的另一个表面上出现时围绕它们。该一个或多个气密性密封件可以通过O-环弹性体密封件实现,和/或该样品支架的相关表面本身可以包括可压缩的材料。
[0024]当将该量的样品以液滴形式安置在样品支架的固体表面上时,优选地将第二气体导管的入口(其可以包括载气管)置于与该样品支架的固体表面(该量的样品安置在其上)的一部分接触,并且该第二气体导管至少部分地围绕该量的样品并且至少部分地围绕一个或多个通道,这些通道从该固体表面的第一侧延伸穿过至第二侧,该量的样品安置在该固体表面的第二侧上。更优选地,该第二气体导管的入口与该量的样品置于其上的固体表面接触并且形成气密性密封,并且该第二气体导管至少部分地围绕该量的样品并且至少部分地围绕一个或多个通道,这些通道从该固体表面的第一侧延伸穿过至第二侧,该量的样品安置在该固体表面的第二侧上。可替代地,该样品支架可以包括突起,如小杆,在这种情况下:或者使用单一气体导管并且该气体导管至少部分地围绕该突起;或者该第一气体导管或第二气体导管至少部分地围绕该突起,并且第一气体导管的出口至少部分地连接到第二气体导管的入口上。
[0025]当将该量的样品安置在容纳容器内的样品支架的固体表面上并且该样品支架的第二表面是在该容纳容器的内部并且是该容纳容器的内部下表面时,优选地当一个或多个通道在该样品支架的第三表面上出现时该第二气体导管(其可以包括载气管)至少部分地围绕并且更优选地完全围绕它们,这些通道从该样品支架的第一表面延伸穿过至该样品支架的第三表面,如以上描述的。在另一个优选的实施例中,这些通道从第三表面上的一个位置延伸到在第三表面上的另一个位置,如将进一步描述的。当样品支架的这个第三表面包括边缘时,该第二气体导管的入口优选地还邻接该边缘,更优选使用气密性密封件,以便在该一个或多个通道在第三表面上出现时围绕它们。该气密性密封件可以通过O-环弹性体密封件实现,和/或该样品支架的表面本身可以包括可压缩的材料。
[0026]用于通过气体导管供应气体流的替代安排包括联接至该气体供应并且联接至该样品支架上的第一气体导管、以及联接至该样品支架以及该分析装置入口上的第二气体导管,其中第一气体导管将气体供应至样品支架中的第一组一个或多个通道并且第二气体导管接收来自样品支架中第二组一个或多个通道的气体,该第一组一个或多个通道与第二组一个或多个通道处于气体连通。优选地,该第一组一个或多个通道以及该第二组一个或多个通道从样品支架的同一表面上均可进入并且最优选地该表面是如上所述的样品支架的第三表面,在这种情况下声换能器不包括在该第一气体导管内。在这种情况下,该气体导管以气体帘幕的形式供应该气体流,该气体帘幕至少部分地围绕与该样品支撑位点相邻的体积,以便在该样品液滴离开该样品支撑位点上该量的样品表面时部分地围绕该样品液滴。以下给出了这种实施例的示例。
[0027]从样品区域延伸到分析装置的气体导管能够以直线延伸(即该气体导管的轴线以直线延伸),或者它可以延伸以结合一个或多个方向改变(例如,它可沿着弯曲路径延伸)ο优选地,该路径是使得样品液滴在离开该量的样品之后并且在进入分析装置之前不接触沿着运送路径的任何固体表面,并且取决于该气体导管的直径(除其他条件之外),这可以限制例如任何弯曲部的最小曲率半径。优选地,该气体导管从样品区域到分析装置轴向延伸在10与10mm之间的距离。在一些实施例中,气体导管可以比此更长,延伸在100与100mm之间。当所喷射的液滴尺寸对于有效地直接注射到分析装置中过大时,可以在运送路径中结合液滴调节器,如下所述,在这种情况下,第二导管或载气管可以在样品支架与分析装置的入口之间的安排中结合这样一个液滴调节器。
[0028]从样品区域延伸到分析装置的气体导管可具有不同的截面形状(截面为垂直于管轴线)。优选地,该气体导管的截面是基本上圆形的。优选地,当气体导管延伸远离样品支架时,内截面面积有所减小(即导管在至少一个维度上变窄),以便提高在该量的液体样品的表面上方区域内气体的流速。
[0029]优选地,气体流在其进入样品入口时进入该分析装置。优选地,气体导管的出口直接连接到该分析装置的入口上。更优选地,气体导管与该分析装置的入口形成了单一部件,使得不存在气流阻力的离散阶跃变化,这种变化可能增加液滴接触固体表面的风险。当气体导管的出口直接连接到该分析装置的入口上时,优选地,该分析装置入口的内截面面积比该气体导管的出口的内截面面积更大。优选地,在该气体流中夹带的样品液滴进入该分析装置并且在夹带的样品液滴内的材料在该分析装置内被激发或电离,而不接触在其从该量的样品的行程上的任何固体表面。
[0030]分析装置优选地是以下项之一:原子吸收光谱仪、电感耦合等离子体光发射光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪、微波诱导等离子体光发射光谱仪、微波诱导等离子体质谱仪、原子荧光光谱仪、激光增强电离光谱仪。本发明非常适合于与电感耦合等离子体光发射光谱仪或电感耦合等离子体质谱仪中任何一个一起使用。最优选地,该分析装置是电感耦合等离子体光发射光谱仪。
[0031]可替代地,该分析装置可以是利用去溶剂化膜(诸如Naf1n?管)的飞行时间质谱仪,以及电离装置如电晕放电、光电离源,或放射性电离源,例如63Ni箔、241Anu或氚(3H)。该分析装置还可以是离子迀移率分析器,利用去溶剂化膜,诸如Naf1n?管。设想了其他类型的适合与本发明一起使用的分析装置。
[0032]该分析装置的入口优选地包括至炬管的注射管的入口,其中该分析装置利用炬管(例如像在ICP-OES或ICP-MS中)。当该分析装置是原子吸收光谱仪时,该分析装置的入口包括至燃烧器的入口。当该分析装置是原子荧光光谱仪时,该分析装置的入口包括至光学单元的入口。
[0033]液滴可以具有适合于该分析装置的任何尺寸。优选地,该液滴尺寸位于在0.1至10 μ m直径的范围内。这个尺寸的液滴适合于高效直接注射到例如感应耦合等离子体内。可替代地,该液滴直径可以是10至200 μπι。当要求较高的样品流速并且有限的声能重复率是可用时,这个尺寸的液滴可以是有利的。
[0034]较大的液滴在其使用气体流运送时可能要求位于该量的样品与分析装置之间并且在该样品液滴的运送路径中的液滴调节器,该液滴调节器被配置成从该液滴中去除溶剂。优选地,溶剂通过使用加热的气体、光学加热器、对流加热器、微波加热器、R.F.加热器、或宽带1.R.源(如LED、激光、电激发灯丝);或窄带1.R.源(例如,LED或激光)通过蒸发而从液滴去除。因此,液滴调节器优选包括一个或多个上述装置(加热的气体的供应,光学加热器等)。当使用窄带源时,该源将优选地在与该样品的吸收频率匹配的波长下发射。
[0035]优选地,将声能反复施加到该量的样品上,以便从一个量的液体样品产生液滴流持续一段时间。优选地,该声换能器是由计算机控制的。
[0036]在优选的实施例中,该样品支架包括孔板,每个孔具有在5 μ I与2ml之间的内部容量。优选地,该孔板包括多个孔。当该样品支架包括多个样品支撑位点时,如容纳容器、凹陷、突起、或已经经历表面处理(如蚀刻或浸渍)的位点,优选地,该样品支架与声换能器的相对位置周期性地改变,从而在由声换能器发射的声能的路径内放置不同量的样品。在优选的实施例中,将样品支架相对于该声换能器移动,使得声能可以被顺序地施加到包括在样品支架内的一些或所有的样品支撑位点上。优选地,样品支架与声换能器的相对移动是使用自动化装置完成的并且是由计算机控制的。气体导管优选地也相对于样品支架移动,优选地通过自动化装置,使得气体导管可递送气体至并且离开不同的样品支
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