CN108152358B - 等离子体-质谱分析系统及其工作方法 - Google Patents
等离子体-质谱分析系统及其工作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108152358B CN108152358B CN201711490627.XA CN201711490627A CN108152358B CN 108152358 B CN108152358 B CN 108152358B CN 201711490627 A CN201711490627 A CN 201711490627A CN 108152358 B CN108152358 B CN 108152358B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ion
- valve
- plasma
- mass spectrometry
- spectrometry system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000918 plasma mass spectrometry Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 24
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 53
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 16
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001095 inductively coupled plasma mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 206010010904 Convulsion Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000036461 convulsion Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
- G01N27/622—Ion mobility spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
- G01N27/64—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using wave or particle radiation to ionise a gas, e.g. in an ionisation chamber
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/04—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/10—Ion sources; Ion guns
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
本发明提供了一种等离子体‑质谱分析系统及其工作方法，所述等离子体‑质谱分析系统包括质谱分析仪、真空单元；炬管的出口竖直向上；取样锥，所述取样锥设置在所述炬管的离子出射方向上；第一阀门设置在所述离子出射方向上，且处于所述取样锥的下游；离子偏转单元设置在离子出射方向上，且处于第一阀门的下游，经过所述离子偏转单元后，离子偏转角度α；第二阀门设置在经过所述离子偏转单元偏转后的离子方向上。本发明具有检测精度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及质谱分析，特别涉及等离子体-质谱分析系统及其工作方法。
背景技术
在ICP-MS分析时，炬管全部采用水平放置，采用取样锥深入等离子体中截取其中的离子进入质谱仪进行质量分析。因为等离子体功率很高，所以需要采用水冷的取样锥和大流量抽风的风冷系统对等离子体、取样锥散热，这样不仅需要很大流量的冷却气（氩气）对炬管进行保护，以免烧毁炬管，另外大流量的风冷系统不可避免的会吹动等离子体，导致等离子体内部的进样通道会受到风的影响产生扰动，导致分析结果产生不必要的波动。
另外深入到等离子体中的截取锥也受到等离子体高温的影响，随着加热时间的变化，导致ICP-MS采集到的离子数逐渐变化，反映在一起性能上就是信号逐渐偏移，稳定性不好。
同时因为水平放置炬管,受热力学的正常影响,炬管的上部空间自然是温度较高，下部空间温度较低,等离子体分布不均匀、温度分布也不均匀，容易导致炬管上部空间更容易烧毁。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种排除中性离子影响、离子传输效率高、稳定时间短、分析精密度高、可靠性好的等离子体-质谱分析系统。
一种等离子体-质谱分析系统，所述等离子体-质谱分析系统包括质谱分析仪、真空单元；所述等离子体-质谱分析系统进一步包括：
炬管，所述炬管的出口竖直向上；
取样锥，所述取样锥设置在所述炬管的离子出射方向上；
第一阀门，所述第一阀门设置在所述离子出射方向上，且处于所述取样锥的下游；
离子偏转单元，所述离子偏转单元设置在离子出射方向上，且处于第一阀门的下游，经过所述离子偏转单元后，离子偏转角度α；
第二阀门，所述第二阀门设置在经过所述离子偏转单元偏转后的离子方向上。
根据上述的等离子体-质谱分析系统，优选地，所述第一阀门和/或第二阀门采用滑动阀。
根据上述的等离子体-质谱分析系统，可选地，所述取样锥包括依次设置的第一取样锥和第二取样锥。
根据上述的等离子体-质谱分析系统，优选地，角度α=π/2。
根据上述的等离子体-质谱分析系统，优选地，所述离子偏转单元采用偏转电场。
本发明的目的还在于提供了根据上述等离子体-质谱分析系统的工作方法，该发明目的通过以下技术方案得以实现：
根据上述的等离子体-质谱分析系统的工作方法，所述工作方法为：
（A1）在所述炬管点燃等离子体且移动到设定位置后，所述第一阀门打开；
离子和中性粒子从所述炬管出射并竖直向上运动，依次穿过所述取样锥和第一阀门后进入所述离子偏转单元，离子在所述离子偏转单元内发生偏转，所述中性粒子按照原运动方向继续向上运动；
（A2）在离子接口真空达到设定后，再打开所述第二阀门；
偏转后的离子穿过所述第二阀门，进入下游；
（A3）炬管关闭，所述第一阀门和第二阀门关闭。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1．相较于传统的离轴偏转，90度离轴可以完全消除中心粒子干扰，而且离子传输效率更高，在90度转弯空间布置合适的离子光学系统可以大幅度的提高离子传输效率；
2．等离子体设计符合热气体自动上行的特点，热量自动等离子体上部空间，对于炬管整体是均匀的，不会在炬管局部造成温度的集中，导致炬管过早损坏，提高使用寿命；
3．竖直等离子体炬管上的温度将会更低，对于冷却气消耗来说更加节省；常规的可以把冷却气的消耗量降低到10L/min以下，减少三分之一的氩气消耗量；
4．竖直炬管的热量直接被上方的水冷接口带走，设备热源更集中，有利于集中将热量排走，不会导致整机内部产生温升；
5．竖直放置的等离子体整体激发更加对称，等离子体相对于横向放置更加稳定，有利于提高仪器分析精密度；
6．两级阀门如滑动阀设计，可以更好的保证离子光学系统的真空，在维护和调整离子光学接口的时候可以不影响系统真空，减小真空建立时间，降低仪器稳定时间。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例的等离子体-质谱分析系统的结构简图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例
图1示意性地给出了本发明实施例的等离子体-质谱分析系统的结构简图，如图1所示，所述等离子体-质谱分析系统包括：
质谱分析仪、真空单元；这些都是本领域的现有技术，具体结构和工作方式在此不再赘述；
炬管，所述炬管的出口竖直向上；
取样锥，所述取样锥设置在所述炬管的离子出射方向上；所述取样锥包括依次设置的第一取样锥和第二取样锥；
第一阀门，如滑动阀，所述第一阀门设置在所述离子出射方向上，且处于所述取样锥的下游；
离子偏转单元，如离子偏转电场，所述离子偏转单元设置在离子出射方向上，且处于第一阀门的下游，经过所述离子偏转单元后，离子偏转角度α，如角度α=π/2；
第二阀门，如滑动阀，所述第二阀门设置在经过所述离子偏转单元偏转后的离子方向上。
根据上述的等离子体-质谱分析系统的工作方法，所述工作方法为：
（A1）在所述炬管点燃等离子体且移动到设定位置后，所述第一阀门打开；
离子和中性粒子从所述炬管出射并竖直向上运动，依次穿过所述取样锥和第一阀门后进入所述离子偏转单元，离子在所述离子偏转单元内发生偏转，所述中性粒子按照原运动方向继续向上运动；
（A2）在离子接口真空达到设定后，再打开所述第二阀门；
偏转后的离子穿过所述第二阀门，进入下游；
（A3）炬管关闭，所述第一阀门和第二阀门关闭。
Claims (6)
1.一种提高使用寿命的等离子体-质谱分析系统，所述等离子体-质谱分析系统包括质谱分析仪；其特征在于：所述等离子体-质谱分析系统进一步包括：
炬管，所述炬管的出口竖直向上；
取样锥，所述取样锥设置在所述炬管的离子出射方向上；
第一阀门，所述第一阀门设置在所述离子出射方向上，且处于所述取样锥的下游；
离子偏转单元，所述离子偏转单元设置在离子出射方向上，且处于第一阀门的下游，经过所述离子偏转单元后，离子偏转角度α；
第二阀门，所述第二阀门设置在经过所述离子偏转单元偏转后的离子方向上。
2.根据权利要求1所述的等离子体-质谱分析系统，其特征在于：所述第一阀门和/或第二阀门采用滑动阀。
3.根据权利要求1所述的等离子体-质谱分析系统，其特征在于：所述取样锥包括依次设置的第一取样锥和第二取样锥。
4.根据权利要求1所述的等离子体-质谱分析系统，其特征在于：角度α=π/2。
5.根据权利要求1所述的等离子体-质谱分析系统，其特征在于：所述离子偏转单元采用偏转电场。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的等离子体-质谱分析系统的工作方法，所述工作方法为：
（A1）在所述炬管点燃等离子体且移动到设定位置后，所述第一阀门打开；
离子和中性粒子从所述炬管出射并竖直向上运动，依次穿过所述取样锥和第一阀门后进入所述离子偏转单元，离子在所述离子偏转单元内发生偏转，所述中性粒子按照原运动方向继续向上运动；
（A2）在离子接口真空达到设定后，再打开所述第二阀门；
偏转后的离子穿过所述第二阀门，进入下游；
（A3）炬管关闭，所述第一阀门和第二阀门关闭。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711490627.XA CN108152358B (zh) | 2017-12-30 | 2017-12-30 | 等离子体-质谱分析系统及其工作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711490627.XA CN108152358B (zh) | 2017-12-30 | 2017-12-30 | 等离子体-质谱分析系统及其工作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108152358A CN108152358A (zh) | 2018-06-12 |
| CN108152358B true CN108152358B (zh) | 2024-02-02 |
Family
ID=62460249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711490627.XA Active CN108152358B (zh) | 2017-12-30 | 2017-12-30 | 等离子体-质谱分析系统及其工作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108152358B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112241132A (zh) * | 2020-09-20 | 2021-01-19 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 四级杆质谱仪扫描速率的控制装置和方法 |
| US11864303B2 (en) * | 2020-11-18 | 2024-01-02 | Kimia Analytics Inc. | Air-cooled interface for inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS) |
| CN112863997B (zh) * | 2020-12-31 | 2024-06-11 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 具有粒子消除功能的icp-ms |
| CN112750677A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-04 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 具有粒子消除功能的电感耦合等离子体质谱仪 |
| CN113488371B (zh) * | 2020-12-31 | 2025-06-20 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 离子接口装置及等离子体-质谱分析系统 |
| CN112750678B (zh) * | 2020-12-31 | 2025-03-21 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 基于炬管竖直的电感耦合等离子体质谱仪及其工作方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05325885A (ja) * | 1992-05-26 | 1993-12-10 | Hitachi Ltd | 質量分析装置 |
| JP2000311650A (ja) * | 1999-02-26 | 2000-11-07 | Hitachi Ltd | プラズマイオン源質量分析装置 |
| CN2514344Y (zh) * | 2001-12-27 | 2002-10-02 | 北京有色金属研究总院 | 电感耦合等离子体质谱进样系统装置 |
| JP2004071470A (ja) * | 2002-08-08 | 2004-03-04 | Yokogawa Analytical Systems Inc | 大気圧プラズマイオン化源質量分析装置 |
| CN103269561A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-08-28 | 浙江大学 | 波导直馈式微波等离子体炬装置 |
| CN103456610A (zh) * | 2013-08-21 | 2013-12-18 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种SiC光学材料加工设备 |
| CN103681204A (zh) * | 2012-09-08 | 2014-03-26 | 复旦大学 | 电感耦合等离子体质谱离子传输系统 |
| CN104347343A (zh) * | 2014-09-30 | 2015-02-11 | 聚光科技(杭州)股份有限公司 | 一种分析装置及方法 |
| CN206057248U (zh) * | 2016-08-17 | 2017-03-29 | 东华理工大学 | 一种利用微波等离子体炬电离源的质谱分析装置 |
| CN207730704U (zh) * | 2017-12-30 | 2018-08-14 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 等离子体-质谱分析系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009532681A (ja) * | 2006-04-03 | 2009-09-10 | エムディーエス アナリティカル テクノロジーズ， ア ビジネス ユニット オブ エムディーエス インコーポレイテッド， ドゥーイング ビジネス スルー イッツ サイエックス ディビジョン | 質量分析計の入口端および出口端にてイオンバリアを提供するための方法と装置 |
-
2017
- 2017-12-30 CN CN201711490627.XA patent/CN108152358B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05325885A (ja) * | 1992-05-26 | 1993-12-10 | Hitachi Ltd | 質量分析装置 |
| JP2000311650A (ja) * | 1999-02-26 | 2000-11-07 | Hitachi Ltd | プラズマイオン源質量分析装置 |
| CN2514344Y (zh) * | 2001-12-27 | 2002-10-02 | 北京有色金属研究总院 | 电感耦合等离子体质谱进样系统装置 |
| JP2004071470A (ja) * | 2002-08-08 | 2004-03-04 | Yokogawa Analytical Systems Inc | 大気圧プラズマイオン化源質量分析装置 |
| CN103681204A (zh) * | 2012-09-08 | 2014-03-26 | 复旦大学 | 电感耦合等离子体质谱离子传输系统 |
| CN103269561A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-08-28 | 浙江大学 | 波导直馈式微波等离子体炬装置 |
| CN103456610A (zh) * | 2013-08-21 | 2013-12-18 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种SiC光学材料加工设备 |
| CN104347343A (zh) * | 2014-09-30 | 2015-02-11 | 聚光科技(杭州)股份有限公司 | 一种分析装置及方法 |
| CN206057248U (zh) * | 2016-08-17 | 2017-03-29 | 东华理工大学 | 一种利用微波等离子体炬电离源的质谱分析装置 |
| CN207730704U (zh) * | 2017-12-30 | 2018-08-14 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 等离子体-质谱分析系统 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| A highly efficient sample introduction system for interfacing microfluidic chips with ICP-MS;Gareth Pearson et al;Journal of Analytical Atomic Spectrometry(第22期);第657-662页 * |
| A.R.戴特等.《电感耦合等离子体质谱分析的应用》.北京：原子能出版社,1998,第6页. * |
| 李华昌等.《化验师问答》.北京：冶金工业出版社,2006,第112页. * |
| 水平式炬管电感耦合等离子体发射光谱仪的应用;郝金女, 李顺利;现代仪器(01);第23-27页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108152358A (zh) | 2018-06-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108152358B (zh) | 等离子体-质谱分析系统及其工作方法 | |
| CN112750678B (zh) | 基于炬管竖直的电感耦合等离子体质谱仪及其工作方法 | |
| CN104134604B (zh) | 一种场发射电子源电子束发射性能评测装置及其评测方法 | |
| CN207730704U (zh) | 等离子体-质谱分析系统 | |
| CN102679352B (zh) | 带自动点火和火焰检测装置的平焰烧嘴 | |
| CN204464235U (zh) | 一种可调真空压力的电感耦合等离子体质谱仪 | |
| CN103533732B (zh) | 一种高通量平面光源产生的装置及方法 | |
| CN110838427B (zh) | 一种用于熔丝增材制造的电子枪装置 | |
| TW201626431A (zh) | 離子化裝置及包含離子化裝置的質譜儀 | |
| KR102388642B1 (ko) | 발생 가스 분석 장치 및 발생 가스 분석 방법 | |
| KR101948943B1 (ko) | Icp 장치 및 분광 분석 장치와 질량 분석 장치 | |
| CN102679353A (zh) | 平焰烧嘴用配风稳焰器 | |
| CN201813579U (zh) | 电子束熔炼炉用电子枪 | |
| US2349822A (en) | Lamp sealing apparatus | |
| CN102263004B (zh) | 电感耦合等离子体离子源气体保护装置 | |
| CN104576289B (zh) | 一种可调真空压力的电感耦合等离子体质谱仪 | |
| CN108807214B (zh) | 一种去气装置 | |
| WO2018029918A1 (en) | Airflow-limiting ion introducing interface device for mass spectrometer | |
| KR20000064795A (ko) | 웨이퍼 플라즈마 프로세서용 이중 윈도우 배기장치 | |
| CN105848396A (zh) | 一种利用空心阴极调节离子能量的装置 | |
| CN105376923B (zh) | 一种能提高原子束密度的原子发生器 | |
| CN114994032A (zh) | 一种消解比色装置 | |
| CN106322433A (zh) | 一种自动点火的微波等离子作用腔 | |
| CN108181374A (zh) | 等离子体-质谱分析系统的工作方法 | |
| CN203134750U (zh) | 一种600kw气体放电电子枪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |