一种激光剥蚀信号在线平滑装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种激光剥蚀信号在线平滑装置，至少包括信号平滑管，以及分别位于信号平滑管两端面的进气管和出气管，信号平滑管内设有至少1组以上的气溶胶阻隔片组，每组气溶胶阻隔片组由5～11片气溶胶阻隔片叠置构成，气溶胶阻隔片呈波纹状，相邻两片气溶胶阻隔片波纹方向的夹角为60°～90°。这种激光剥蚀信号在线平滑装置清洗时间短，显著增强了激光剥蚀信号的稳定性，对平滑前的信号强度影响低。
【专利说明】一种激光剥蚀信号在线平滑装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种激光剥蚀信号在线平滑装置，属于激光剥蚀电感耦合等离子体光/质谱分析领域。
技术背景
[0002]激光剥蚀电感耦合等离子体光/质谱技术是最为成功和有效的直接对固体样品进行元素或同位素分析的技术之一。进行激光剥蚀电感耦合等离子体光/质谱分析时，样品通常置于剥蚀池内，由激光剥蚀样品表面产生的气溶胶被载气送入电感耦合等离子体光/质谱进行检测。为获得更高的空间分辨率，所设计的剥蚀池有效体积越来越小，记忆效应显著降低，信号消除速率显著提升，使得低脉冲激光频率剥蚀所产生的信号彼此不会因重叠而相互干扰，但这也使得信号容易出现不均匀、抖动等变化，而且信号瞬时变化也会在以顺序检测为特征的四级杆型电感耦合等离子体质谱分析中因出现光谱扭曲效应而失真。剥蚀池体积减小也使得样品在剥蚀池中位置和载气流速对信号稳定性的影响显著加大。
[0003]为配合低记忆效应剥蚀池的使用，有很多信号平滑器相继问世，如“鱿鱼”型、阻隔型、旋流型、金属丝型的激光剥蚀信号平滑器。这些信号平滑器可以匀化和平滑低脉冲频率(l-2Hz)激光剥蚀产生的气溶胶信号，但是这些平滑器存在清洗时间显著延长、激光剥蚀信号的稳定差或激光剥蚀信号的强度显著降低等问题。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种激光剥蚀信号在线平滑装置，这种激光剥蚀信号在线平滑装置清洗时间短，显著增强了激光剥蚀信号的稳定性，对平滑前的信号强度影响低。
[0005]实现本发明目的所采取的技术方案为:
[0006]一种激光剥蚀信号在线平滑装置，至少包括信号平滑管，以及分别位于信号平滑管两端面的进气管和出气管，信号平滑管内设有至少I组以上的气溶胶阻隔片组，每组气溶胶阻隔片组由5?11片气溶胶阻隔片叠置构成，气溶胶阻隔片呈波纹状，相邻两片气溶胶阻隔片波纹方向的夹角为60°?90°。
[0007]气溶胶阻隔片组呈圆柱状，气溶胶阻隔片的长度均相等，中间的气溶胶阻隔片宽度最大，往两侧依次减小，位置相互对称的两片气溶胶阻隔片大小和叠放方向一致。。
[0008]当气溶胶阻隔片组至少有两组时，每组气溶胶阻隔片组的形状相同，且各气溶胶阻隔片组依次沿信号平滑管纵向排列，相邻两组气溶胶阻隔片组中位置相对应的两片气溶胶阻隔片的波纹方向的夹角为60°?90°。
[0009]所述信号平滑管呈圆筒状，其内径与呈圆柱状的气溶胶阻隔片组的半径相匹配。
[0010]所述气溶胶阻隔片的表面光滑。
[0011]所述进气管、出气管和信号平滑管的内表面光滑。
[0012]本发明与现有技术相比，其有益效果和优点在于:[0013]I)本发明提供的信号平滑管内排列有相互交错的气溶胶阻隔片组，气溶胶隔片组由波纹状的气溶胶阻隔片紧密、规则叠置构成，这种气溶胶隔片组的结构实际是将信号平滑管的内部空间分隔成密集的网状管道，这种网状管道无死体积，不会造成气溶胶阻滞和进入管内气溶胶总量的减少，因此，进、出信号平滑管的气溶胶的前、后平均信号强度无明显变化。
[0014]2)气溶胶在信号平滑管内传输的过程中受规则排列波纹状的气溶胶阻隔片阻挡，气溶胶直线传输变为曲线传输，一条传输路径变为若干密集网状传输路径，该过程使气溶胶颗粒具有多变的传输路径和传输距离，使同时由进气管进入的气溶胶颗粒到达出气管的时间产生差异，使进气管处气溶胶浓度的瞬时变化被削减，提高出气处气溶胶瞬时浓度的稳定性，进而提高分析结果的准确度。
[0015]3)低脉冲频率(l-2Hz)激光剥蚀产生的气溶胶尖峰信号经本发明提供的信号平滑管稳定、匀化和平滑后，尖峰得以削减，成为更适于定量分析的平稳信号，有利于提高样品在激光剥蚀电感耦合等离子体光/质谱分析的空间分辨率的准确性和精确性，有利于更为准确地获取样品精细位置的元素和同位素信息。
[0016]4)本发明提供的信号平滑管的内壁光滑，由气溶胶阻隔片分隔出的网状管道密集且细小，气溶胶流速快，减小了气溶胶颗粒吸附于信号平滑管内壁和气溶胶阻隔片表面的程度。
[0017]5)本发明提供的信号平滑管使用于激光剥蚀电感耦合等离子体光/质谱分析仪中时，仅延长清洗时间I?2秒，即可使分析信号回归至基线水平，因此，本发明提供的在线平滑装置清洗时间短。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明提供的激光剥蚀信号在线平滑装置的外部结构示意图。
[0019]图2为本发明提供的激光剥蚀信号在线平滑装置的内部结构示意图。
[0020]图3为气溶胶阻隔片组的结构示意图。
[0021]图4为图3中A的局部放大图。
[0022]图5为本发明提供的在线平滑装置在激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪中A、B两个不同位置的示意图。
[0023]图6为本发明提供的在线平滑装置置于图5中的位置A前后的元素信号强度(以238U为例)对比图。
[0024]图7为本发明提供的在线平滑装置置于图5中的位置B前后的元素信号强度(以238U为例)对比图。
[0025]其中，1-进气管，2-信号平滑管，3-气溶胶阻隔片，4-出气管，5-气溶胶阻隔片组。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明进行详细说明。
[0027]本发明提供的激光剥蚀信号在线平滑装置的结构如图1、图2所示，这种激光剥蚀信号在线平滑装置包括信号平滑管2，信号平滑管2呈圆筒状，其材质为不锈钢且内壁光滑，本实施例中的信号平滑管的外径为22mm，内经为19mm，进气管I和出气管4分别位于信号平滑管2两端面的中心处，进气管I和出气管4的内壁均光滑，其安装方式为套管连接方式或气管快插方式。信号平滑管2进气和出气时没有绝对的方向，进气管I和出气管4可以交换。信号平滑管内设有至少I组以上的气溶胶阻隔片组，气溶胶阻隔片组5的组数与信号平滑管的长度相匹配。本实施例中气溶胶隔片组的长度为30_，安装组数分别为3组、6组和9组时，信号平滑管的长度分别为100mm、200mm和300mm。
[0028]每组气溶胶阻隔片组5由5~11片气溶胶阻隔片3叠置构成，相邻两片气溶胶阻隔片的波纹方向的夹角为60°~90°，波纹方向的夹角是指垂直于波峰或波谷的垂直线之间的夹角。气溶胶阻隔片组5呈圆柱状，气溶胶阻隔片的长度相等，中间的气溶胶阻隔片宽度最大，往两侧依次减小，位置相互对称的两片气溶胶阻隔片大小和叠放方向一致，如图3和图4所示。气溶胶阻隔片3呈波纹状且表面光滑，气溶胶阻隔片3的厚度为0.1~
0.2mm,波纹倾角45° ,波高4.0~4.5mm,波距7.0~7.5mm。当气溶胶阻隔片组至少有两组时，每组气溶胶阻隔片组的形状相同，且各气溶胶阻隔片组依次沿信号平滑管纵向排列，相邻两组气溶胶阻隔片组中位置相对应的两片气溶胶阻隔片的波纹方向的夹角为60°~90°。在相邻两组气溶胶阻隔片组A、B中，A、B两组均从上往下起算，两组中的最上面的气溶胶阻隔片均为第一片，依次往下为第二片、第三片……，两组中的第一片为位置相对应的两片气溶胶阻隔片，两组中的第二片也为位置相对应的两片气溶胶阻隔片。本实施例中，气溶胶阻隔片组由7片气溶胶阻隔片叠置构成，相邻两片气溶胶阻隔片的波纹方向的夹角为90°。7片气溶胶阻隔片的长度均为30mm,宽度从上到下依次为10mm、14mm、18mm、19mm、18mm、14mm、10mm。气溶胶阻隔片的厚度为0.1mm,波纹倾角45° ,波高4.3mm,波距1.3mm。气溶胶阻隔片的材质为不锈钢。相邻两组气溶胶阻隔片组中位置相对应的两片气溶胶阻隔片的波纹方向的夹角为90°
[0029]本发明提供的在线平滑装置可安装在激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪中A位置或B位置，A位置为通入Il气前，B位置为通入Il气后,如图5所示。
[0030]本发明提供的在线平滑装置安装在图5中的位置A时，安装该在线平滑装置前、后做分析时的元素信号强度对比，以238U为例，如图6所示，从图6可以看出，当位置A处未安装该在线平滑装置时，238U的信号强度波动明显，变化频率高且变化幅度大，平均信号偏差20.1% ;当位置A处安装有该在线平滑装置时，238U的信号强度稳定，变化频率很低且变化幅度很小，平均信号偏差降至2.4%。由此可知，本发明提供的在线平滑装置对元素信号起到一个很好的匀化作用，对平均信号强度影响低，这样有利于分析结果的准确性，而且仅延长清洗时间2s，分析信号回归至基线水平。
[0031]本发明提供的在线平滑装置安装在图5中的位置B时，安装该在线平滑装置前、后做分析时的元素信号强度对比，以238U为例，如图7所示，从图7可以看出，当位置B处未安装该在线平滑装置时，238U的信号强度 波动明显，变化频率高且变化幅度大，平均信号偏差20.1% ;当位置B处安装有该在线平滑装置时，238U的信号强度变化不大，变化频率很低且变化幅度很小，平均信号偏差降至3.6%。。由此可知，本发明提供的在线平滑装置对元素信号起到一个很好的匀化作用，对平均信号强度影响低，这样有利于分析结果的准确性，而且仅延长清洗时间ls，分析信号回归至基线水平。
【权利要求】
1.一种激光剥蚀信号在线平滑装置，至少包括信号平滑管，以及分别位于信号平滑管两端面的进气管和出气管，其特征在于:信号平滑管内设有至少I组以上的气溶胶阻隔片组，每组气溶胶阻隔片组由5?11片气溶胶阻隔片叠置构成，气溶胶阻隔片呈波纹状，相邻两片气溶胶阻隔片波纹方向的夹角为60°?90°。
2.根据权利要求1所述的激光剥蚀信号在线平滑装置，其特征在于:气溶胶阻隔片组呈圆柱状，气溶胶阻隔片的长度均相等，中间的气溶胶阻隔片宽度最大，往两侧依次减小，位置相互对称的两片气溶胶阻隔片的大小和叠放方向一致。
3.根据权利要求1所述的激光剥蚀信号在线平滑装置，其特征在于:当气溶胶阻隔片组至少有两组时，每组气溶胶阻隔片组的形状相同，且各气溶胶阻隔片组依次沿信号平滑管纵向排列，相邻两组气溶胶阻隔片组中位置相对应的两片气溶胶阻隔片的波纹方向的夹角为60。?90。。
4.根据权利要求2所述的激光剥蚀信号在线平滑装置，其特征在于:所述信号平滑管呈圆筒状，其内径与呈圆柱状的气溶胶阻隔片组的半径相匹配。
5.根据权利要求1所述的激光剥蚀信号在线平滑装置，其特征在于:气溶胶阻隔片的表面光滑。
6.根据权利要求1所述的激光剥蚀信号在线平滑装置，其特征在于:进气管、出气管和信号平滑管的内表面光滑。
【文档编号】G01N27/62GK103592289SQ201310632095
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】胡兆初, 李明, 倪倩, 宗克清, 刘勇胜, 陈力飞 申请人:中国地质大学（武汉）