專利名稱:感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)量分析儀的制作方法
本發(fā)明涉及利用感應(yīng)耦合等離子體作為離子源進(jìn)行質(zhì)量分析的感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)量分析。
一般來說，感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)量分析儀與感應(yīng)耦合等離子體發(fā)射光譜分析裝置相比，前者的檢測(cè)靈敏度高，可用來進(jìn)行微量分析，而且還適合于同位素的分析等。因此近年來其應(yīng)用范圍正在擴(kuò)大。該感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)量分析儀是使高頻電流通過感應(yīng)線圈，在此狀態(tài)下，將氣溶膠導(dǎo)入等離子吹管，使之產(chǎn)生感應(yīng)耦合等離子體(以下簡(jiǎn)稱ICP)，將如此產(chǎn)生的離子導(dǎo)入質(zhì)量分析儀，對(duì)該離子的質(zhì)量進(jìn)行分析。
可是，以往的這類裝置，由于取自ICP的離子的能量大，因此用質(zhì)量分析儀達(dá)不到足夠的分辨率，而且由于離子的能量范圍較寬，如圖3(a)所示，所以在將離子導(dǎo)入質(zhì)量分析儀前方的透鏡系中，不能使離子束充分聚束，因此存在所取得的信號(hào)量不足等問題。另外，由等離子體取出的離子，通過小孔被導(dǎo)入裝在質(zhì)量分析儀中的真空室中，而等離子體由于受到感應(yīng)線圈的電場(chǎng)的影響，電壓發(fā)生變化，因此在ICP與小孔之間產(chǎn)生所謂的收縮放電，因而會(huì)損傷小孔，由于收縮放電，還會(huì)產(chǎn)生紫外線噪聲，影響質(zhì)量分析儀的分析精度，等等，這些都是不妥之處。
為了解決這些問題，過去曾經(jīng)提出在原來的技術(shù)基礎(chǔ)上，在感應(yīng)線圈上設(shè)一個(gè)抽頭，再將該抽頭接地，使感應(yīng)線圈保持接地電壓，通過這種方法來減小等離子體的電壓變化(例如，參見特開昭59-105257號(hào)公報(bào))。
但是，在具有這種結(jié)構(gòu)的以往的實(shí)例的情況來看，由于這種結(jié)構(gòu)要在通有高頻電流的感應(yīng)線圈直接設(shè)接地抽頭，從而使對(duì)高頻電路復(fù)雜化，這是一大難點(diǎn)。
本發(fā)明就是鑒于上述情況提出的，其目的是要使結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，抑制由等離子體產(chǎn)生的離子的電壓變化，改善質(zhì)量分析儀的分辨率，同時(shí)有效地防止在小孔之間產(chǎn)生的收縮放電。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)量分析儀的特征是在產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)的感應(yīng)線圈與導(dǎo)入氣溶膠的等離子吹管之間，裝設(shè)一個(gè)用來屏蔽感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電場(chǎng)的靜電屏蔽裝置。
本發(fā)明的感應(yīng)耦合等離子體分析儀預(yù)先使靜電屏蔽裝置保持接地電位，等離子體由于這種靜電屏蔽，與感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電場(chǎng)屏蔽隔離，從而保持與靜電屏蔽裝置幾乎相同的接地電位。因此所產(chǎn)生的離子的電壓變化得以抑制，同時(shí)由等離子體取出的離子的能量也較低，而且其能量范圍也小。結(jié)果使質(zhì)量分析儀的分辨率得到改善。另外，在小孔之間產(chǎn)生的收縮放電也受到抑制，防止了紫外線噪聲的發(fā)生。
實(shí)施例圖1是關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例的感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)量分析儀的結(jié)構(gòu)圖。圖中，1表示感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)量分析儀的整體，2為產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)的感應(yīng)線圈，4為由用于導(dǎo)入氣溶膠的石英管等構(gòu)成的等離子吹管，6為向感應(yīng)線圈2供給高頻電流的高頻電源，8為阻抗匹配電路。
該實(shí)施例的特征是在上述的感應(yīng)線圈2與等離子吹管4之間，裝設(shè)用于屏蔽由感應(yīng)線圈2產(chǎn)生的電場(chǎng)的銅制靜電屏蔽裝置10。如圖2所示，靜電屏蔽裝置10是由彼此之間保持規(guī)定間距的環(huán)狀部分12和與這些環(huán)狀部分連接的直線狀部分14構(gòu)成的。環(huán)狀部分12的各個(gè)圓環(huán)均被切斷，形成開口16，對(duì)于感應(yīng)電流來說，則形成開路。將該靜電屏蔽裝置10卡裝，在等離子吹管4的外圍，同時(shí)與構(gòu)成下述第1真空室18的隔板36作電氣連接，使其保持接地電位。再者，只要將靜電屏蔽裝置的結(jié)構(gòu)做成對(duì)感應(yīng)電流不構(gòu)成閉路即可，不一定受該實(shí)施例中的形狀限制。
18、20、22分別為第1、第2、第3真空室。第1真空室18可用回轉(zhuǎn)泵排氣，第2真空室20和第3真空室22分別可用擴(kuò)散泵進(jìn)行差動(dòng)排氣。24是設(shè)置在第2真空室20中的透鏡系，26是設(shè)置在第3真空室22中的四極質(zhì)量分析儀，28是離子檢測(cè)器。在與第1真空室18之間設(shè)有第1小孔30，而在第1真空室18與第2真空室20之間，設(shè)有第2小孔32，在第2真空室20與第3真空室22之間，設(shè)有第3小孔34。另外，因?yàn)殚_設(shè)第1小孔30的隔板36直接與高溫等離子體接觸，故在其內(nèi)部設(shè)有冷卻水通道38。
因此，按本方案制成的感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)量分析儀1，在其等離子吹管4中產(chǎn)生的等離子體40，借助于靜電屏蔽裝置10與感應(yīng)線圈2產(chǎn)生的電場(chǎng)隔離，從而保持與靜電屏蔽裝置10幾乎相同的接地電位。因此所產(chǎn)生的離子的電壓變化受到抑制，同時(shí)由等離子體40取出來的離子的能量也低，而且如圖3(b)所示，其能量的范圍變小。結(jié)果使質(zhì)量分析儀26的分辨率得到改善。另外，與第1小孔30之間產(chǎn)生的收縮放電受到抑制，防止了紫外線噪聲的產(chǎn)生。
為了維持等離子體40，就必須借助感應(yīng)線圈2中產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)，以便在等離子體40中有感應(yīng)電流流動(dòng)。如果靜電屏蔽裝置的結(jié)構(gòu)為閉路，則在此回路中也會(huì)有感應(yīng)電流流動(dòng)，其結(jié)果將會(huì)削弱等離子吹管4中的高頻磁場(chǎng)，等離子體40也就難以維持了。然而本實(shí)施例中的靜電屏蔽裝置10，由于它有開口端16，對(duì)感應(yīng)電流形成了開路，故在靜電屏蔽裝置10中無感應(yīng)電流。因此等離子吹管4中的高頻磁場(chǎng)幾乎不受影響。
如上所述，采用本發(fā)明時(shí)，其電路結(jié)構(gòu)不像過去的電路那樣復(fù)雜，只要裝設(shè)一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的靜電屏蔽裝置，就能抑制由等離子體產(chǎn)生的離子的電壓變化。另外，由等離子體取出的離子的能量低，其能量范圍可以縮小。結(jié)果可改善質(zhì)量分析儀的分辨率，而且由于與小孔之間不會(huì)產(chǎn)生收縮放電，就能防止紫外線噪聲，提高分析精度，同時(shí)還能謀求改善小孔的使用壽命等，能發(fā)揮良好的效果。
關(guān)于附圖的簡(jiǎn)單說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例采用的感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)量分析儀的結(jié)構(gòu)圖，圖2為靜電屏蔽裝置的斜視圖，圖3為表示過去的實(shí)例與本方案對(duì)比的離子總能量分布特性圖。
圖中1……感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)量分析儀，2……感應(yīng)線圈，4……等離子吹管，10……靜電屏蔽裝置。
權(quán)利要求
感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)量分析儀，其特別在于在產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)的感應(yīng)線圈和導(dǎo)入氣體溶膠的等離子體吹管之間，設(shè)有一用于屏蔽由感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電場(chǎng)的靜電屏蔽裝置。
專利摘要
本發(fā)明的感應(yīng)耦合等離子體分析儀預(yù)先使靜電屏蔽裝置保持于接地電位，等離子體由于這種靜電屏蔽，與感應(yīng)線圈產(chǎn)生的電場(chǎng)屏蔽隔離，從而保持與靜電屏蔽裝置幾乎相同的接地電位。因此所產(chǎn)生的離子的電壓變化得以抑制，同時(shí)由等離子體取出的離子的能量也較低，且其能量范圍也小，從而使質(zhì)量分析儀的分辨率得到了改善。另外，在小孔間產(chǎn)生的收縮放電也受到抑制，從而防止了紫外線噪聲的產(chǎn)生。
文檔編號(hào)G01N27/62GK87104633SQ87104633
公開日1988年1月20日 申請(qǐng)日期1987年7月6日
發(fā)明者御石治三 申請(qǐng)人:株式會(huì)社島津制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan