一體式炬管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型與分析化學儀器有關(guān)，具體屬于一種應用于電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-AES)和電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)的炬管。
【背景技術(shù)】
[0002]炬管是電感親合等離子體(Inductively coupled Plasma，簡稱ICP)光源的核心組件，目前廣泛使用的電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-AES)與電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)中所用的炬管基本都是采用石英制成的。
[0003]石英在等離子體高溫下會發(fā)生晶型轉(zhuǎn)化，進而析出二氧化硅白色粉末，這些白色粉末最終導致石英炬管無法透光而引起ICP-AES檢出限升高或者ICP-MS硅背景值上升。同時，晶型轉(zhuǎn)化后的石英表面粗糙，這樣會吸附樣品引起空白背景升高，為了保證分析結(jié)果的準確性就必須停機對石英炬管進行清洗。由于炬管所用石英的晶型轉(zhuǎn)化是一個不可逆過程，而且該轉(zhuǎn)化過程會越來越快，最終導致炬管無法正常使用，必須定期更換。
[0004]當利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀或電感耦合等離子體質(zhì)譜儀分析一些腐蝕性、堿金屬樣品時，樣品對石英炬管的侵蝕更加嚴重，會極大地縮短炬管的使用壽命。當利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀或電感耦合等離子體質(zhì)譜儀分析有機樣品時，樣品會釋放大量的熱量，由于炬管的加工工藝不過關(guān)或者石英材質(zhì)內(nèi)部存在晶格缺陷、氣泡或者微小裂縫等不足，最終可能導致石英受熱不均因內(nèi)部應力發(fā)生爆裂。
[0005]前述幾種情況不但增加了 ICP-AES與ICP-MS中石英炬管的維護成本和使用成本，而且耗費大量的人力和時間，還給日常分析實驗帶來極大的麻煩。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種一體式炬管，解決了石英炬管因晶型轉(zhuǎn)化造成的分析結(jié)果不準確、定期清洗或更換的問題，不但可以延長炬管的使用壽命，而且可以避免炬管爆裂的情況發(fā)生。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供的一體式炬管，該炬管包括外管和中管，所述外管和中管采用陶瓷材料，且外管和中管通過密封膠粘接。
[0008]在上述結(jié)構(gòu)中，所述外管和中管都是由氮化硅制成的，或者都是由塞隆制成的。
[0009]其中，所述炬管的外管和中管分別連接氬氣管路。
[0010]此外，所述外管和中管的粘接端設(shè)有等離子體耦合發(fā)生部位，該等離子體耦合發(fā)生部位處設(shè)有一紅外光纖，所述紅外光纖的一端連接等離子體紅外探測器，另一端固定在等離子體耦合發(fā)生部位前方。
[0011]本實用新型的炬管采用全陶瓷材質(zhì)替代石英材質(zhì)，并且為一體式結(jié)構(gòu)，無需通過額外的裝配部件就可以直接安裝在現(xiàn)有的電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀與電感耦合等離子體質(zhì)譜儀中，不但解決了石英炬管因晶型轉(zhuǎn)化導致的分析結(jié)果不準確、定期維護更換的問題，而且該炬管具有很好的化學惰性，導熱系數(shù)與石英接近，因此不會發(fā)生爆裂和被腐蝕的情況。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型中炬管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本實用新型的炬管的使用狀態(tài)示意圖。
[0014]其中附圖標記說明如下:
[0015]I為炬管；11為外管；12為中管；2為紅外光纖；3為等離子體紅外探測器；4為等離子體耦合發(fā)生部位；5為等離子體高頻線圈；6為氬氣管路。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0017]本實用新型提供的一體式炬管，該炬管I包括外管11和中管12，如圖1所示，所述外管11和中管12均采用陶瓷材料，且外管11和中管12通過耐高溫且耐腐蝕的密封膠粘接，該密封膠可以耐至少800 °C。
[0018]本發(fā)明使用的陶瓷材料為氮化硅或塞隆(SIALNO)，其介電常數(shù)、導熱系數(shù)均與石英接近，點燃等離子體時所需的高壓放電能夠擊穿陶瓷炬管從而輕松點燃等離子體。
[0019]圖2所示為本實用新型的陶瓷炬管I應用于電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀與電感耦合等離子體質(zhì)譜儀中，炬管I的外管11和中管12均具有進氣口(如圖1所示，外管11的進氣口位于側(cè)部下方，中管12的進氣口位于底部)，進氣口分別連接氬氣管路6，外管11和中管12在底部粘接，氬氣在炬管的等離子體耦合發(fā)生部位4與等離子體高頻線圈5進行耦合并產(chǎn)生等離子體。
[0020]由于現(xiàn)有的石英炬管具有透光性，而本實用新型的氮化硅或塞隆材質(zhì)的炬管不具有透光性，因此采用等離子體紅外探測器檢測等離子體是否點燃的ICP-AES或ICP-MS可能無法檢測到等離子體發(fā)光從而導致點炬失敗。鑒于上述原因，當?shù)入x子體紅外探測器3與等離子體耦合發(fā)生部位4位置較遠時，通過在等離子體紅外探測器3處增加一紅外光纖2導光即可解決該問題，所述紅外光纖2的一端連接等離子體紅外探測器3，另一端固定在等離子體耦合發(fā)生部位4前方。當然，如果等離子體紅外探測器3與等離子體耦合發(fā)生部位4位置靠近或者不通過等離子體紅外探測器檢測等離子體是否點燃時，也可以不設(shè)置紅外光纖。
[0021]本實用新型的炬管采用氮化硅或塞隆材料，其導熱系數(shù)與石英接近，保證了炬管后部的溫度在正常工作范圍，不會燙損ICP-AES或ICP-MS上固定炬管部件與連接炬管的氣路。而且，氮化硅炬管或塞隆炬管能夠承受等離子體瞬間點燃與瞬間熄滅的巨大溫差而不斷裂，從而保證了該炬管在ICP-AES與ICP-MS上正常使用。
[0022]此外，炬管采用氮化硅或塞隆材料，本身具有很強的化學惰性，在高溫下與樣品不會發(fā)生反應，而且采用酸性液體清洗時不會對炬管造成表面腐蝕，延長了炬管的使用壽命。
[0023]該炬管在加工時，先利用氮化硅或者塞隆燒制成外管和中管，該外管和中管經(jīng)加工磨制成所需尺寸，然后利用耐高溫且耐腐蝕的密封膠(如陶瓷膠)在高溫保護性氣體的環(huán)境中將外管和中管粘接，并且要保證外管和中管的同心度。當然，該炬管表面可以使用保護性氣體進行處理。
[0024]以上通過具體實施例對本實用新型進行了詳細的說明，該實施例僅僅是本實用新型的較佳實施例，其并非對本實用新型進行限制。在不脫離本實用新型原理的情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下通過任何修改、等同替換、改進等方式所獲得的所有其它實施例，均應視為在本實用新型所保護的技術(shù)范疇內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種一體式炬管，該炬管包括外管和中管，其特征在于:所述外管和中管采用陶瓷材料，且外管和中管通過密封膠粘接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式炬管，其特征在于:所述外管和中管都是由氮化硅制成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式炬管，其特征在于:所述外管和中管都是由塞隆制成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式炬管，其特征在于:所述炬管的外管和中管分別連接氬氣管路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式炬管，其特征在于:所述外管和中管的粘接端設(shè)有等離子體耦合發(fā)生部位，該等離子體耦合發(fā)生部位處設(shè)有一紅外光纖，所述紅外光纖的一端連接等離子體紅外探測器，另一端固定在等離子體耦合發(fā)生部位前方。
【專利摘要】本實用新型公開了一種一體式炬管，該炬管包括外管和中管，所述外管和中管采用陶瓷材料，且外管和中管通過密封膠粘接；所述陶瓷材料為氮化硅或者塞隆。本實用新型的炬管采用全陶瓷材質(zhì)替代石英材質(zhì)，并且為一體式結(jié)構(gòu)，無需通過額外的裝配部件就可以直接安裝在現(xiàn)有的電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀與電感耦合等離子體質(zhì)譜儀中，不但解決了石英炬管因晶型轉(zhuǎn)化導致的分析結(jié)果不準確、定期維護更換的問題，而且該炬管具有很好的化學惰性，導熱系數(shù)與石英接近，因此不會發(fā)生爆裂和被腐蝕的情況。
【IPC分類】G01N21-73, G01N27-64
【公開號】CN204287047
【申請?zhí)枴緾N201420796217
【發(fā)明人】張瑜佳
【申請人】張瑜佳
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月15日