用于包括等离子体源的仪器的热管理的制作方法

用于包括等离子体源的仪器的热管理
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年2月20日提交的名称为“thermal management for instruments including a plasma source(用于包括等离子体源的仪器的热管理)”的第16/795,833号美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.公开的实施例涉及用于在包括等离子体源的仪器、诸如质谱仪或光学发射光谱仪中提供热管理的配置。


背景技术：

4.各种分析系统，诸如质谱系统或光学发射光谱系统，用于对化学样品进行成分分析。许多分析系统利用等离子体源(诸如感应耦合等离子体源)来产生可以由系统分析的电离样品。例如，化学样品可以被引入等离子体源并穿过等离子体，与等离子体相关联的高热量可以电离化学样品。可以将电离样品接收到分析仪器中用于后续分析。


技术实现要素：

5.根据本公开的一些方面，公开了分析系统。在一个实施例中，一种分析系统包括：等离子体源，被配置为接收和电离样品以产生电离样品；仪器，被配置为接收待分析的电离样品；以及热屏蔽，位于等离子体源和仪器之间。热屏蔽被构造和布置为引导来自所述等离子体源的加热气体和/或等离子体远离仪器。
6.在分析系统的各种实施例中，等离子体源是感应耦合等离子体源。在一些实施例中，该仪器包括质谱仪或光学发射光谱仪。
7.在分析系统的各种实施例中，热屏蔽包括大小和形状允许电离样品穿过热屏蔽到达仪器的孔。
8.在分析系统的各种实施例中，仪器包括构造和布置为接收电离样品的采样孔。在一些实施例中，热屏蔽的孔大于采样孔。在一些实施例中，热屏蔽的孔的边缘和采样孔的边缘之间的径向间距在约10mm和约30mm之间。例如，在一个实施例中，径向间距约为23.5mm。
9.在分析系统的各种实施例中，采样孔形成在仪器的采样锥上。在一些实施例中，热屏蔽形成为在采样锥的至少一部分上的涂层。在进一步的实施例中，热屏蔽机械地耦接到采样锥。在一些实施例中，热屏蔽与采样锥间隔开。
10.在分析系统的各种实施例中，热屏蔽包括第一热屏蔽部分和第二热屏蔽部分，并且第一热屏蔽部分比第二热屏蔽部分更靠近采样孔。在一些实施例中，第一热屏蔽部分和第二热屏蔽部分由不同材料形成。
11.在分析系统的各种实施例中，热屏蔽具有不均匀的厚度。例如，在一些实施例中，在与孔邻近的第一径向位置处的热屏蔽的厚度小于在与孔间隔的第二径向位置处的热屏蔽的厚度。
12.在分析系统的各种实施例中，热屏蔽包括第一热屏蔽层和与第一热屏蔽层间隔开的第二热屏蔽层。在一些实施例中，在第一热屏蔽层和第二热屏蔽层之间的间隙限定导管，通过导管提取加热气体和/或等离子体。在一些实施例中，导管耦接到泵，该泵被配置为提取加热气体和/或等离子体。
13.在分析系统的各种实施例中，热屏蔽包括陶瓷材料、金属材料、硅基材料和/或碳基材料。在一些实施例中，热屏蔽包括陶瓷材料，并且陶瓷材料是选自由氧化物、碳化物和氮化物组成的组中的至少一种。例如，在一些实施例中，陶瓷材料包括氧化铝、微晶玻璃、莫来石、氮化铝、碳化铪、碳化钽、碳化铌、碳化锆、氮化铪、硼化铪、硼化锆、硼化钛、碳化钛、硼化铌、硼化钽、氮化钛、氮化锆、碳化硅、碳化钒、氮化钽、氮化铌和/或氮化钒。
14.在分析系统的各种实施例中，热屏蔽的厚度在约2mm到约4mm之间。
15.在各种实施例中，分析系统还包括一个或多个绝缘部件，该绝缘部件位于等离子体源所在的腔室的周边的至少一部分周围。在一些实施例中，一个或多个绝缘部件位于等离子体源和仪器之间的界面处。例如，在一些实施例中，腔室的周边的部分限定腔室的侧壁。进一步地，在一些实施例中，一个或多个绝缘部件的材料与热屏蔽的材料不同。在一些实施例中，一个或多个绝缘部件的最大工作温度低于热屏蔽层的最大工作温度。在一些实施例中，一个或多个绝缘部件包括玻璃纤维层。此外，在一些实施例中，一个或多个绝缘部件被布置为覆盖腔室的内表面的至少75％。
16.在各种实施例中，分析系统还包括泵，该泵耦接到其中定位有等离子体源的腔室，并且该泵被配置为从腔室中提取至少一部分加热气体和/或等离子体。
17.根据本公开的另一方面，提供了用于冷却分析系统的方法。在一个实施例中，一种冷却分析系统的方法包括使用位于等离子体源和仪器之间的腔室中的热屏蔽引导加热气体和/或等离子体远离仪器；以及从腔室中提取至少一部分加热气体和/或等离子体。
18.在该方法的各种实施例中，热屏蔽包括第一热屏蔽层和与第一热屏蔽层间隔开的第二热屏蔽层，并且通过第一热屏蔽层和第二热屏蔽层之间的间隙提取加热气体和/或等离子体。
19.在该方法的各种实施例中，经由与分析系统相关联的泵提取加热气体和/或等离子体。
20.在各种实施例中，该方法还包括通过仪器的采样孔接收电离样品。在一些实施例中，该方法还包括在通过采样孔接收样品之前使电离样品穿过热屏蔽的孔。在该方法的一些实施例中，热屏蔽的孔大于采样孔。进一步地，在一些实施例中，采样孔形成在仪器的采样锥上。例如，在一些实施例中，其中热屏蔽形成为在采样锥的上的涂层。在其他实施例中，热屏蔽机械地耦接到采样锥。此外，在一些实施例中，热屏蔽与采样锥间隔开。
21.应当意识到，前述概念和下面讨论的附加概念可以以任何合适的组合布置，因为本公开在这方面不受限制。此外，当结合附图考虑时，本公开的其他优点和新颖特征将从以下各种非限制性实施例的详细描述中变得显而易见。
22.在本说明书和通过引用并入的文件包括冲突和/或不一致的公开的情况下，应以本说明书为准。如果通过引用并入的两个或多个文件包括相互冲突和/或不一致的公开，则以生效日期较晚的文件为准。
附图说明
23.附图并非旨在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或几乎相同的构件可以用相同的数字表示。为清楚起见，并非每个构件都会在每张图中标记。在附图中：
24.图1是根据一些实施例的分析系统的示意性截面图；
25.图2是根据一些实施例的分析系统的示意性截面图；
26.图3是根据一些实施例的分析系统的示意性截面图；
27.图4是根据一些实施例的分析系统的一部分的示意图；
28.图5是根据一些实施例的分析系统的一部分的示意图；以及
29.图6是描绘根据一些实施例的冷却分析系统的方法的流程图。
具体实施方式
30.分析系统，诸如质谱或光学发射光谱系统，可以包括等离子体源，诸如感应耦合等离子体(icp)炬，作为用于电离化学样品的手段。例如，在icp质谱仪(icp-ms)或icp光学发射光谱仪(icp-oes)中，icp炬可以在千瓦数量级的功率水平下运行，以产生温度为数千开氏度(例如，大约5000k)的等离子体。可以将样品引入等离子体中以产生电离样品，该电离样品可以被引导到质谱仪中并后续由质谱仪进行分析。然而，在这样的系统中，来自等离子体源的热量可能不希望地传递到仪器中。例如，在来自等离子体源的等离子体和/或加热气体与仪器的构件(例如，金属构件或具有相对高导热性的其他构件)之间接触时，来自等离子体和/或加热气体的热量可以被吸收并消散到仪器中。在现有系统中，这种热量通常经由冷却配置(诸如冷却的冷却流体流过的冷却通道或热管)和/或配置为从仪器提取热量的其他主动或被动冷却结构来减轻。然而，发明人已经意识到，这种冷却配置通常会增加分析系统的复杂性、大小和/或成本。
31.鉴于前述情况，发明人已经认识到与用于包括等离子体源(例如，icp-ms或icp-oes系统)的分析系统的热管理配置相关联的许多值得赞赏的益处，其可以显著减少到达系统的仪器(例如，分析仪器)的热量。例如，本文所述的热管理配置可以允许从系统中提取与等离子体源相关联的热量，而该热量与气态形式相关联(例如，在等离子体和/或加热气体状态下)。发明人已经意识到，以这种方式提取热量可能比在热量被仪器吸收和消散之后提取热量显着更有效，这可能需要依靠通过固体界面的热传导和/或热传递。因此，在一些情况下，本文所述的热管理配置可以允许不需要任何上述冷却结构(或需要更少和/或更简单的冷却结构)的分析系统，从而允许分析系统的更简单和/或更具成本效益的设计。例如，与现有系统相比，本公开的热管理配置可以允许减少冷却需求、减少电力使用、减少或消除冷却器硬件和/或更小的整体系统大小。
32.根据一些方面，热管理配置可以包括热屏蔽，该热屏蔽被构造和布置为减少从等离子体源(例如，icp炬)传递到仪器(例如，ms或oes仪器)的热量。等离子体源可以被配置为电离引入等离子体源的样品以产生电离样品，该电离样品可以被仪器接收并后续由仪器进行分析。热屏蔽可以由一种或多种耐热和/或热绝缘材料形成，并且热屏蔽可以位于等离子体源和仪器之间。以这种方式，热屏蔽可以被构造和布置为阻止热量从等离子体源传递到仪器，例如，通过引导由等离子体源产生的加热气体和/或等离子体远离仪器。
33.在一些实施例中，热屏蔽可以包括配置为允许电离样品传递到仪器中的孔口。例
如，ms或oes系统可以包括形成在采样锥上并布置为接收电离样品的采样孔，并且热屏蔽的孔可以覆盖采样孔。以这种方式，包含电离样品的等离子体的一小部分可以穿过孔并被接收到采样孔中以供仪器进行后续分析，而其余的等离子体和/或加热气体可以被引导远离仪器。在一些实施例中，热屏蔽的孔可以大于采样孔。例如，热屏蔽孔的中心可以与采样孔的中心基本对齐，并且热屏蔽孔的周边可以与采样孔的周边径向间隔开。在一些情况下，这样的布置可以帮助避免热屏蔽暴露于等离子体的最热部分(其可能存在于等离子体的中心部分)，因此避免和/或减少对热屏蔽的损坏。在一些实施例中，热屏蔽孔和采样孔之间的径向间距可以在约10mm和约30mm之间。在一个示例性实施例中，采样孔可以具有约3mm的直径并且热屏蔽孔可以具有约53mm的直径，使得采样孔和热屏蔽孔之间的径向间距为约23.5mm。然而，应当意识到，在某些情况下，孔的其他间距和/或尺寸可能是合适的，因为当前公开在这方面不受限制。
34.此外，在一些实施例中，热屏蔽的孔的直径可以大于其中形成有采样孔的采样锥的直径。例如，热屏蔽孔的直径可以比采样锥的直径大至少约5mm。发明人已经意识到，这样的布置在允许从仪器移除采样锥而不需要移除热屏蔽方面可能是有益的。然而，应当意识到，其他布置也可能是合适的，诸如热屏蔽的孔小于采样锥的直径并且热屏蔽至少部分地覆盖采样锥的布置。
35.在一些实施例中，热屏蔽可以是放置在等离子体源和仪器(诸如ms或oes仪器的采样锥)之间的邻近界面的单独部件。例如，热屏蔽可以放置在与界面接触的位置，或者热屏蔽可以与界面紧密隔开。在一些情况下，热屏蔽和界面之间的小气隙(例如，约1mm)可以提供附加的热绝缘。在其他实施例中，热屏蔽可以形成为界面的至少一部分上的涂层。例如，热屏蔽的至少一部分可以形成为采样锥的一部分上的涂层。在进一步的实施例中，热屏蔽可以是机械地耦接到热屏蔽的单独部件。在这些布置中的每一个中，热屏蔽邻近采样锥的定位可以帮助避免热屏蔽和界面之间的大间隙，该间隙可能导致加热气体和/或等离子体对界面的截留，从而加剧热量传递到仪器中。
36.依据具体实施例，热屏蔽，无论是形成为采样锥或仪器的其他构件上的涂层还是作为单独部件提供，都可以具有任何合适的厚度。例如，在一些实施例中，热屏蔽的厚度可以在约0.5mm和约5mm之间、在约1mm和约4mm之间、和/或在约2mm和约3mm之间。此外，在一些实施例中，热屏蔽可以具有不均匀的厚度。例如，发明人已经意识到，在一些情况下，在靠近热屏蔽的孔处较薄的热屏蔽可以帮助促进等离子体源所在的腔室内的期望空气流动，从而允许更有效地从腔室中提取加热气体和/或等离子体，如下所述。因此，应当意识到，当前公开不限于具有任何特定厚度或厚度组合的热屏蔽。
37.在一些实施例中，热屏蔽可以由单个单片构件构成，而在其他实施例中，热屏蔽可以具有包括两个或更多个单独构件的组件化构造。例如，第一构件可以限定热屏蔽的更靠近仪器的采样孔的第一部分，而第二构件可以限定热屏蔽的第二部分，热屏蔽的第二部分可以与采样孔间隔更远(例如，沿径向方向)。在一些这样的实施例中，热屏蔽的孔可以形成在热屏蔽的第一部分中。根据一些方面，热屏蔽的至少一部分可以是可移除的。例如，由于其位置更靠近采样孔而可能暴露于较高温度的上述热屏蔽的第一部分可以是可移除的以进行更换或修理。
38.如上所述，根据当前公开的热屏蔽可以由一种或多种高温材料(即，能够承受暴露
于高温而不会熔化或以其他方式显著降解的材料)形成。另外，热屏蔽可以由热绝缘材料(即，具有低导热性的材料)形成，以帮助减少热量从等离子体源到仪器的传递。在一些实施例中，热屏蔽可以包括一种或多种陶瓷材料，诸如氧化物、碳化物和/或氮化物。合适的陶瓷材料可以包括但不限于氧化铝、微晶玻璃、莫来石、氮化铝、碳化铪、碳化钽、碳化铌、碳化锆、氮化铪、硼化铪、硼化锆、硼化钛、碳化钛、硼化铌、硼化钽、氮化钛、氮化锆、碳化硅、碳化钒、氮化钽、氮化铌和/或氮化钒。其他合适的材料可以包括但不限于金属材料、硅基材料和/或碳基材料。在一些实施例中，热屏蔽可以包括具有不同热特性的多种材料。例如，热屏蔽可以被配置为在热屏蔽的靠近采样孔的部分中表现出更大的耐热性(例如，更大的热绝缘性和/或更低的导热率)。鉴于上述情况，应当意识到，如本文所述的热屏蔽可以包括以任何合适方式布置的材料的任何合适组合。
39.根据一些方面，本文公开的热管理配置可以允许从等离子体源所在的腔室中提取加热气体和/或等离子体。如上所述，发明人已经意识到，与其中在热量消散到仪器中之后从仪器提取热量的现有配置(例如，经由与仪器相关联的主动或被动冷却结构)相比，这种配置可以允许从系统更有效地提取热量。例如，加热气体和/或等离子体是高度流动的并且可以直接从腔室中提取以从系统中提取热量。因此，在一些实施例中，泵可以耦接到腔室，并且泵可以配置为将加热气体和/或等离子体泵出腔室，从而减少最终到达仪器的加热气体的量。在一个实施例中，一种操作这种系统的方法可以包括引导加热气体和/或等离子体远离具有热屏蔽的仪器，以及从腔室中提取至少一部分加热气体和/或等离子体。
40.在一些实施例中，诸如前述那些的热屏蔽可以被构造和布置为限定导管，通过该导管可以提取加热气体和/或等离子体。例如，热屏蔽可以包括第一热屏蔽层和与第一层间隔开的第二热屏蔽层，并且这两层之间的间距可以限定导管。应当意识到，热屏蔽可以在第一层和第二层之间具有任何合适的间距。例如，在一些实施例中，间距可以在约1mm和约5mm之间。
41.在一些情况下，分析系统可以包括一个或多个绝缘部件，该绝缘部件位于等离子体源所在的腔室的内部周围。例如，此类绝缘部件可以附加或替选地提供到上文所述的位于等离子体源和仪器之间的热屏蔽上。在不希望受到任何特定理论约束的情况下，绝缘部件可以帮助避免热量传递到仪器，诸如通过减少腔室壁吸收以及后续传递到仪器的热量(例如，经由热传导或对流)。在包括热屏蔽和一个或多个绝缘部件的一些实施例中，绝缘部件的材料可以选择为与热屏蔽的材料相比具有相对较低的热性能。发明人已经意识到，可以比热屏蔽更远离等离子体源定位的绝缘部件可能不会暴露于热屏蔽可能暴露于的高温或热水平，因此对绝缘部件使用较低等级的绝缘材料可能是合适的。例如，一个或多个绝热部件可以由相对于热屏蔽的材料具有较低热绝缘性能、较低最大工作温度和/或较高导热性的材料形成。在一些示例性实施例中，绝缘部件可以包括一个或多个玻璃纤维层。然而，应当意识到，当前公开不限于热屏蔽和绝缘部件由不同材料形成的实施例。例如，热屏蔽和绝缘部件可以由相同的材料形成。此外，应当意识到，可以在腔室的任何合适部分中提供一个或多个绝缘部件。例如，绝缘部件可被定位成覆盖环绕等离子体源的腔室的周边，以覆盖腔室的大部分，诸如腔室的内表面的至少75％，或覆盖腔室的任何其他合适部分，因为当前公开在这方面不受限制。
42.尽管本文描述的一些实施例包括等离子体源，但应当意识到，本公开的热管理配
置也可以用于不包括等离子体源的系统中，诸如使用非等离子热源处理样品的系统。此外，虽然在一些情况下，公开的热管理配置与诸如质谱仪或光学发射光谱仪的光谱仪器结合使用，但应当理解，当前公开不限于任何特定类型的仪器或分析系统。
43.转向附图，进一步详细描述了特定的非限制性实施例。应当理解，相对于这些实施例描述的各种系统、构件、特征和方法可以单独使用和/或以任何期望的组合使用，因为本公开不仅限于本文描述的特定实施例。
44.图1是包括位于腔室102内的等离子体源110(诸如icp源)的分析系统100的一个实施例的示意性横截面侧视图。等离子体源110可以被配置为产生等离子体112以电离引入等离子体源的样品114并形成电离样品116，该电离样品116可以由仪器120(诸如ms或oes仪器)分析。例如，仪器120可以包括构造并布置为分析由仪器120接收的电离样品116的一个或多个传感器或传感器组件122。如图所示，仪器120可以包括在腔室102和仪器120之间的界面处的采样孔124。在所描绘的实施例中，采样孔124形成在仪器120的采样锥126上，该采样锥126可以关于穿过采样孔的轴径向对称。然而，应当意识到，当前公开不限于采样锥126的任何特定配置，或者在其上形成采样孔124的仪器120的任何其他特征。
45.系统100还包括位于等离子体源110和仪器120之间的热屏蔽130。如前所述，热屏蔽130可以被构造和布置为引导由等离子体源110产生的加热气体和/或等离子体118远离仪器120，从而减少被仪器120吸收和/或消散到仪器120中的热量。热屏蔽130可以限定孔132，电离样品116可以通过该孔流到仪器120。在所描绘的实施例中，热屏蔽130与采样锥126间隔开以限定气隙134。如上所述，在一些情况下，气隙134可以在等离子体源110和仪器之间提供附加的热绝缘。然而，在其他实施例中，热屏蔽130和采样锥126之间可以没有间隙(例如，热屏蔽和采样锥可以彼此接触)。此外，与采样锥126类似，热屏蔽130可以关于穿过孔132的中心的轴径向对称(例如，热屏蔽可以是圆形的)，尽管其他布置可能是合适的，因为本公开在这方面不受限制。
46.图1的分析系统100还包括与腔室102相关联的泵140。在一些情况下，泵140可以被操作以从腔室102中提取由等离子体源110产生的加热气体和/或等离子体118。如前所述，当热量与加热气体和/或等离子体相关联时，与配置为在热量被吸收到仪器120中和/或消散到仪器120中后提取热量的现有冷却配置相比，此类配置可以有利地利用相对较高的热流动性，以更有效地从系统100中提取热量。在一些实施例中，泵140可以被配置为在加热气体和/或等离子体118已经由热屏蔽130引导离开仪器120之后从腔室102中提取加热气体和/或等离子体118。
47.如图1进一步所示，系统100包括位于腔室102内的可选的绝缘部件150。例如，绝缘部件可以位于腔室102的周边周围，在一些情况下，该周边可以限定腔室102的侧壁。此外，在一些情况下，一个或多个绝缘部件可以位于在腔室102和仪器120之间的界面处。
48.现在参考图2，分析系统200的另一个实施例。与上面结合图1描述的实施例类似，系统200包括位于腔室202内的等离子体源210以产生等离子体212以电离引入等离子体源的样品214，从而形成电离样品216。电离样品216可以由仪器220(诸如ms或oes仪器)使用一个或多个与仪器相关联的传感器或传感器组件222进行分析。如图所示，仪器包括形成在采样锥226上的采样孔224，并且电离样品216可以通过采样孔224被接收到仪器220中。在本实施例中，热屏蔽230直接邻近采样锥226，使得热屏蔽230与采样锥226的至少一部分接触。例
如，热屏蔽230可以形成为在采样锥226的一部分上的涂层，使得热屏蔽230和采样锥226可以限定单个整体结构。可替选地，热屏蔽230和采样锥226可以作为可以彼此机械地耦接的单独部件提供。如图所示，可以不在整个采样锥226上提供热屏蔽230，使得热屏蔽230的孔232可以大于采样孔224。
49.进一步地，与前述实施例类似，分析系统200还可以包括与腔室202相关联的泵240，以从腔室202中提取加热气体和/或等离子体218。另外，一个或多个绝缘部件250可以与腔室202一起位于诸如腔室202的周边周围。
50.图3描绘了分析系统300的进一步实施例的示意性截面侧视图。与上面结合图1和图2讨论的实施例类似，系统300包括位于腔室302内的等离子体源310以产生等离子体312以电离引入等离子体源的样品314，从而形成电离样品316。电离样品316可以由仪器320(诸如ms或oes仪器)使用一个或多个与仪器相关联的传感器或传感器组件322进行分析。如图所示，仪器包括形成在采样锥326上的采样孔324，并且电离样品316可以通过采样孔324被接收到仪器320中。
51.在本实施例中，热屏蔽330包括第一热屏蔽层334和与第一层隔开的第二热屏蔽层336以在第一层和第二层之间限定导管338。以这种方式，可以通过导管338从系统300中提取进入热屏蔽330的孔332的加热气体和/或等离子体318。例如，导管可以耦接到泵340，该泵340被配置为从导管中提取加热气体和/或等离子体318。进一步地，与上述实施例类似，热屏蔽330可以被构造和布置为引导加热气体和/或等离子体318远离仪器300，并且在一些情况下，泵340还可以配置为从腔室302中提取加热气体和/或等离子体318。此外，在一些情况下，系统可以包括位于腔室302的周边周围的一个或多个绝缘部件350，诸如沿着腔室302的侧壁和/或在腔室和仪器320之间的界面处。
52.现在参考图4，更详细地描述了热屏蔽和采样锥的一个实施例。具体地，图4描绘了包括孔404的热屏蔽402，以及其中形成有采样孔408的采样锥406。在所示实施例中，孔404的直径410大于采样锥的直径412。以这种方式，可以在孔404和采样锥406之间提供第一间距414。在一些情况下，该间距(其可以沿径向方向限定)可以允许通过热屏蔽402的孔404移除采样锥406而不需要移除热屏蔽402。然而，如前所述，在一些实施例中，热屏蔽可以至少部分地覆盖采样锥。因此，应当理解，当前公开不限于热屏蔽的孔大于采样锥的布置。
53.如图4中进一步所示，采样孔408和热屏蔽孔404可以被构造和布置为在采样孔408的边缘和热屏蔽孔的边缘之间限定第二间距416。例如，如上所述，第二间距416可以被选定为使得热屏蔽402不暴露于由等离子体源产生的通常可能存在于等离子体的中心部分处的最高温度。
54.图5描绘了热屏蔽和采样锥布置的进一步实施例。与前述实施例类似，图5描绘了包括孔504的热屏蔽502，以及其中形成有采样孔508的采样锥506。在本实施例中，热屏蔽以组件化方式形成。具体地，热屏蔽502包括比第二热屏蔽部分512更靠近采样孔508定位的第一热屏蔽部分510。例如，这样的配置可以允许热屏蔽部分510和512中的一个或多个是可移除的。例如，由于第一热屏蔽部分510接近由等离子体源产生的等离子体的中心部分，第一热屏蔽部分510可能暴露于比第二热屏蔽部分512更高的温度，因此第一部分510可能比第二部分512需要更频繁地更换。替选地或附加地，在一些情况下，第一部分和第二部分可以由不同的材料形成。例如，相对于第二部分512，第一部分510可以由更高等级的高温材料形
成，使得第一部分具有比第二部分更高的最大工作温度。这些配置可以允许仅在热屏蔽的最靠近等离子体中心并暴露于最高温度的部分中使用高等级材料，而其他较低等级(和潜在成本较低的材料)可用于热屏蔽的暴露于较低温度的部分。
55.虽然热屏蔽、热屏蔽孔、采样锥和采样孔在图4和图5中通常被描绘为具有圆形形状，但应当意识到，诸如矩形形状、椭圆形形状和/或不规则形状的其他形状可以适用于这些特征中的一个或多个。此外，热屏蔽和/或采样锥(或在其上形成采样孔的仪器的其他特征)可以具有三维形状(例如，部分圆锥形)和/或可以是基本上平面的。因此，当前公开不限于这些特征的任何具体形状。
56.现在参考图6，更详细地描述了一种用于操作分析系统的方法。图6是描述用于操作分析系统的方法600的一个实施例的流程图。该方法开始于步骤602，由等离子体源产生的加热气体和/或等离子体被引导远离仪器(诸如ms或oes分析仪器)。加热气体和/或等离子体可以经由位于等离子体源和仪器之间的腔室内的热屏蔽被引导远离仪器。该方法然后进行到步骤604，从腔室中提取加热气体和/或等离子体。
57.在一些实施例中，方法600可以可选地进行到步骤606，电离样品(例如，先前通过穿过等离子体源而电离的样品)穿过热屏蔽的孔。附加地或替选地，该方法可以可选地进行到步骤608，通过仪器的采样孔接收电离样品，例如，用于仪器的后续分析。
58.示例
59.在一个示例中，进行了一系列实验以测量使用三种不同配置的icp-ms系统的采样孔附近的温度。在第一配置中，等离子体直接暴露于采样锥中，未设置热屏蔽。在第二配置中，陶瓷热屏蔽放置在icp源和采样锥之间。在第三配置中，除了在icp源和采样锥之间使用陶瓷热屏蔽外，还在icp腔室的周边周围添加了绝缘部件。对于每种配置，使用距离采样锥上的采样孔约3英寸的温度探头测量暴露于icp源的等离子体后的温度。三种实验配置的结果总结在下表1中，这表明分别包括热屏蔽和绝缘部件的第二和第三配置的测量温度显著降低。
60.表1
[0061][0062][0063]
本公开的各个方面可以单独使用、组合使用或以在前述描述的实施例中未具体讨论的各种布置中使用，因此其应用不限于前述描述中所述或附图中所示的构件的细节和布置。例如，在一个实施例中描述的方面可以以任何方式与在其他实施例中描述的方面组合。如本领域技术人员将意识到的，本教导包含各种替代、修改和等效物。因此，前述描述和附图仅作为示例。