专利名称：基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气体的原子化设备，特别是涉及一种用于原子光谱分析仪的 原子化器。
背景技术：
原子化器是原子光谱类分析仪器的重要组成部分，原子化效率的高低直接关系到 原子光谱分析仪器的性能，它与仪器的分析检出限，精密度，稳定性直接相关。目前原子光 谱分析仪器常用的原子化器有火焰原子化器，电热原子化器和等离子体原子化器。火焰 原子化器是利用燃气燃烧释放的燃烧热能将分析样品加热脱溶剂，熔融蒸发，原子化，这种 原子化方式易于实现，结构简单，但是存在气体稀释效应，信号响应偏低；同时火焰中气体 成分复杂，存在明显的光谱干扰；原子化器等效于一个大的加热器，对临近光学部件加热效 应明显，对于仪器长期工作稳定性是不利的。电热原子化器是基于大电流通过电阻发热产 生2000-3000°C的高温，使样品蒸发和原子化，常见有开放式原子化器(石墨棒，石墨杯)和 封闭式原子化器(石墨管)两种形式。电热式原子化器可以直接固体进样，需要样品少，灵 敏度高，温度均勻，原子化效率高，光路自由原子密度大，自由原子保持时间长，受外界干扰 小，现已广泛应用于原子吸收仪器，但是它对加热和电源组件要求比较高。常见的等离子体 原子化器是电感耦合等离子体(ICP)，它的工作温度高，原子化能力强，基体干扰小，是理想 的原子化器，但是ICP运行成本高，限制了它的应用范围。介质阻挡放电是一种电极表面覆 盖介质的大气压下气体放电，表观是均勻弥漫的气体放电，它在常压下工作，体积小，工作 温度低，能耗低，利用介质阻挡放电技术开发的原子化器具有尺寸小，能耗低，工作温度低 的优点，是分析仪器的小型化的前提和有力保证。目前已公开了一些基于介质阻挡放电的原子化器，它们一股是采用玻璃和石英做 介质；原子化器和屏蔽器是分离的，自由原子在石英屏蔽腔的保护下检测。这种方式的缺 点在于玻璃介电系数低，机械强度低，可以容忍的放电电压范围窄，在放电状态转换时很 容易发生电击穿造成整体失效；石英介电系数高，但是加工难度大，产生放电需要的电压很
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实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、体积小、能耗低、工作温度 低、原子传输效率高的基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器。本实用新型基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，包括陶瓷放电腔、电 极和气体屏蔽装置，所述陶瓷放电腔由至少两片平行的陶瓷片构成，所述陶瓷放电腔的一 端为样品气体入口，另一端为样品气体出口，所述电极分别固定在两个陶瓷片的外侧，所述 气体屏蔽装置设置在陶瓷片的外围。本实用新型基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，其中所述气体屏蔽装 置由双层套筒构成，所述陶瓷片设置在内套筒内，所述外套筒靠近样品气体入口的一端设置有屏蔽气入口管，所述屏蔽气入口管沿外套筒的切线方向设置，且与内套筒和外套筒之 间的腔体相连通，屏蔽气入口管与屏蔽气源相连。本实用新型基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，其中所述陶瓷放电腔 由四片陶瓷片构成，横截面为长方形或正方形，所述电极分别固定在其中一对平行的陶瓷 片的外侧。本实用新型基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，其中所述电极的放电 间距为1. 5mm至5mmO本实用新型基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，其中所述电极为丝带 状电极，通过粘接的方式与陶瓷片相固定。本实用新型基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，其中所述电极为涂覆 膜电极，通过涂覆的方式与陶瓷片相固定。本实用新型基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，其中所述电极的电源 为可调压调频的交流电源，输出电压为5000伏至20000伏，频率为IOKHz至200KHz，波形为 正弦波。本实用新型基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，其中所述陶瓷片为氧 化铝陶瓷、氧化锆陶瓷或氮化硼陶瓷，陶瓷片之间的距离为0. 5mm至4mm。本实用新型基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，其中所述屏蔽气为氩
气、氦气或氮气。本实用新型基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器与现有技术不同之处 在于本实用新型基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器采用陶瓷片做介质，陶瓷可 以模压成型，加工方便，放电所需的输入电压低，只用5至30瓦的输入功率即可正常工作， 工作温度小于50°C，对相邻的仪器部件影响小，便于仪器集成和小型化；同时陶瓷的介电 系数可以通过改变成分来调节，便于在各种条件下发生电谐振，并且放电功率最大；陶瓷放 电腔和气体屏蔽装置在结构上集成到一起，自由原子在传输过程中不和大气中氧气发生作 用，保证原子传输效率最高。
以下结合附图对本实用新型的基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器作 进一步说明。
图1为本实用新型基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器的主视图；图2为本实用新型基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器的俯视图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器包 括陶瓷放电腔1、电极2和气体屏蔽装置。陶瓷放电腔1由四片陶瓷片3构成，横截面为长 方形或正方形，陶瓷片3为氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷或氮化硼陶瓷，陶瓷片3之间的距离为 0. 5mm至4mm，陶瓷放电腔1的一端为样品气体入口 4，另一端为样品气体出口 5。电极2为 丝带状电极，通过粘接的方式分别固定在其中两个相平行陶瓷片3的外侧，电极2也可以 为涂覆膜电极，通过涂覆的方式与陶瓷片3相固定，电极2的放电间距为1. 5mm至5mm。电极2的电源9为可调压调频的交流电源，输出电压为5000伏至20000伏，频率为IOKHz至 200KHz，波形为正弦波。气体屏蔽装置由双层套筒构成，陶瓷放电腔1设置在内套筒6内，外套筒7靠近样 品气体入口 4的一端设置有屏蔽气入口管8，屏蔽气入口管8沿外套筒7的切线方向设置， 且与内套筒6和外套筒7之间的腔体相连通，屏蔽气入口管8与屏蔽气源(图中未示出) 相连，屏蔽气为氩气、氦气或氮气。实例一用氧化铝陶瓷片粘制一个横截面为长方形的放电腔，陶瓷片外侧粘铝箔做电极， 电极间距1.5mm，按照图1结构完成制作，在样品气体入口通入500ml/分的氦气作为放电 气体，屏蔽气为800ml/分的氦气，接通电源，调节放电频率为20KHz和放电电压15000伏， 在输入功率15W条件下，在放电腔内形成均勻的放电。把本实用新型原子化器安装到原子 荧光光谱仪上，以砷元素作为检测对象，采用氦气作为放电气体，把系统产生的氢化物带 入放电区，本系统对砷有很高的灵敏度，信号随样品浓度呈线性变化，对砷的线性范围为 0.5ug/L-500ug/Lo实例二用氧化锆陶瓷片粘制一个正方型放电腔，外面胶粘丝带状铜箔电极，电极间距 3. 5mm，按照图1结构完成制作，在样品气体入口通入300ml/分的氩气作为放电气体，屏蔽 气为800ml/分的氩气。接通电源，调节放电频率为50KHz和输入电压12000伏，在输入功率 12W条件下，发现放电腔内形成弥漫的雾状放电。把本实用新型原子化器安装到原子荧光 光谱仪上，以硒元素作为检测对象，采用氩气作为放电气体，把系统产生的氢化物带入放电 区，本系统对硒有很高的灵敏度，信号随样品浓度呈线性变化，对硒的线性范围为0. 5ug/ L-500ug/Lo实例三在氮化硼陶瓷片单面用金水涂覆成电极形状，在高温炉内灼烧适当时间，形成带 电极的陶瓷片，然后粘制成一个长方型放电腔，电极间距为3mm，按照图1结构完成制作，在 样品气体入口通入800ml/分的氮气作为放电气体，屏蔽气为800ml/分的氮气。接通电源， 调节放电频率为25KHz和输入电压15500伏，在输入功率18W条件下，发现放电腔内形成均 勻弥散的放电。把本实用新型原子化器安装到原子荧光光谱仪上，以铅元素作为检测对象， 采用氮气作为放电气体，把系统产生的氢化物载入放电区，本系统对铅有很高的灵敏度，信 号随样品浓度呈线性变化，对铅的线性范围为0. 5ug/L-500ug/Lo以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用 新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本 实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护 范围内。
权利要求一种基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，其特征在于包括陶瓷放电腔(1)、电极(2)和气体屏蔽装置，所述陶瓷放电腔(1)由至少两片平行的陶瓷片(3)构成，所述陶瓷放电腔(1)的一端为样品气体入口(4)，另一端为样品气体出口(5)，所述电极(2)分别固定在两个陶瓷片(3)的外侧，所述气体屏蔽装置设置在陶瓷片(3)的外围。
2.根据权利要求1所述的基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，其特征在 于所述气体屏蔽装置由双层套筒构成，所述陶瓷片(3)设置在内套筒(6)内，所述外套筒(7)靠近样品气体入口(4)的一端设置有屏蔽气入口管(8)，所述屏蔽气入口管(8)沿外套 筒(7)的切线方向设置，且与内套筒(6)和外套筒(7)之间的腔体相连通，屏蔽气入口管(8)与屏蔽气源相连。
3.根据权利要求2所述的基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，其特征在 于所述陶瓷放电腔(1)由四片陶瓷片(3)构成，横截面为长方形或正方形，所述电极(2) 分别固定在其中一对平行的陶瓷片(3)的外侧。
4.根据权利要求3所述的基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，其特征在 于所述电极(2)的放电间距为1. 5mm至5mm。
5.根据权利要求4所述的基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，其特征在 于所述电极(2)为丝带状电极，通过粘接的方式与陶瓷片(3)相固定。
6.根据权利要求4所述的基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，其特征在 于所述电极(2)为涂覆膜电极，通过涂覆的方式与陶瓷片(3)相固定。
7.根据权利要求5或6所述的基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，其特征 在于所述电极(2)的电源(9)为可调压调频的交流电源，输出电压为5000伏至20000伏， 频率为IOKHz至200KHz，波形为正弦波。
8.根据权利要求7所述的基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，其特征在 于所述陶瓷片(3)为氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷或氮化硼陶瓷，陶瓷片(3)之间的距离为 0. 5mm 至 4mm。
9.根据权利要求8所述的基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器，其特征在 于所述屏蔽气为氩气、氦气或氮气。
专利摘要本实用新型基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器涉及一种气体的原子化设备。其目的是为了提供一种结构简单、体积小、能耗低、工作温度低、原子传输效率高的基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器。本实用新型基于介质阻挡放电的原子光谱分析用原子化器包括陶瓷放电腔、电极和气体屏蔽装置，所述陶瓷放电腔由至少两片平行的陶瓷片构成，所述陶瓷放电腔的一端为样品气体入口，另一端为样品气体出口，所述电极分别固定在两个陶瓷片的外侧，所述气体屏蔽装置设置在陶瓷片的外围。
文档编号G01N21/67GK201732063SQ20102029158
公开日2011年2月2日 申请日期2010年8月13日 优先权日2010年8月13日
发明者刘霁欣, 那星, 黄军维 申请人:北京吉天仪器有限公司