專利名稱：一種微型原子化/離子化和檢測(cè)的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微型原子化/離子化和檢測(cè)的方法及其裝置，屬于儀器分析技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
樣品引入技術(shù)一直是限制原子光譜法靈敏度提高的“瓶頸”，是原子光譜分析法發(fā)展中最活躍和最重要的研究領(lǐng)域。現(xiàn)在主要包括氣動(dòng)霧化法、超聲霧化法、熱霧化法、懸漿霧化法、高壓霧化法及電噴霧法等。氣動(dòng)霧化法主要在霧化效率、耐高鹽能力及記憶效應(yīng)等方面有較明顯的缺陷；超聲霧化成本較高，基體效應(yīng)較大，必須要有去溶輔助系統(tǒng)，不利于儀器小型化；熱霧化有較高的霧化效率，但是基體效應(yīng)嚴(yán)重，有必須具備輔助去溶裝置，不利于儀器小型化；懸漿霧化法要求顆粒洗且均勻；高壓霧化要求提供高壓，而且目前小流量時(shí)效果不好，不利于儀器小型化。電沉積是指簡(jiǎn)單金屬離子或絡(luò)合金屬離子通過(guò)電化學(xué)途徑在材料表面形成金屬或合金鍍層的過(guò)程。這些過(guò)程在一定的電解質(zhì)和操作條件下進(jìn)行，金屬電沉積的難易程度以及沉積物的形態(tài)與沉積金屬的性質(zhì)有關(guān)，也依賴于電解質(zhì)的組成、PH值、溫度、電流密度等因素。根據(jù)待測(cè)元素設(shè)定一個(gè)恰當(dāng)?shù)某练e電位，能夠?qū)崿F(xiàn)與小于該沉積電位的元素分離，即小于該沉積電位的元素依舊在液體中，而大于該沉積電位的元素沉積到了電極表面。電熱蒸發(fā)是大電流通過(guò)電阻發(fā)熱，當(dāng)溫度達(dá)到一定程度，導(dǎo)體周?chē)菤鈶B(tài)物質(zhì)受熱氣化，如果溫度繼續(xù)升高將使得周?chē)奈镔|(zhì)受熱激發(fā)原子化。不同的物質(zhì)氣化、原子化溫度不同，具備一定的分離能力。原子化器是原子光譜類分析儀器的重要組成部分，原子化效率的高低直接關(guān)系到原子光譜分析儀器的性能，它與儀器的分析檢出限，精密度，穩(wěn)定性直接相關(guān)。目前原子化光譜分析儀器常用的原子化器有:火焰原子化器，電熱原子化器和等離子體原子化器?；鹧嬖踊魇抢萌?xì)馊紵尫诺娜紵裏崮軐⒎治鰳悠芳訜崦撊軇?，熔融蒸發(fā)，原子化，這種原子化方式容易實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是存在氣體稀釋效應(yīng)，有明顯的光譜干擾對(duì)臨近光學(xué)部件加熱效應(yīng)明顯，不利于長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。電熱原子化器是基于大電流通過(guò)電阻產(chǎn)生高溫，使樣品蒸發(fā)和原子化，但是它對(duì)加熱和電源組件要求比較高，并且工作條件比較苛刻。常見(jiàn)的等離子體原子化器是電感耦合等離子體(ICP)，它的運(yùn)行成本高，工作溫度高，限制了它的應(yīng)用范圍。隨著微加工技術(shù)的發(fā)展，微等離子體由于具有體積小、氣體消耗量小、功率低的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)引起了廣泛的關(guān)注。已經(jīng)研究的微等離子體包括微電感耦合等離子體(mICP)、電容稱合等離子體(Capacitively c oupled plasmas, CCP)、微波誘導(dǎo)等離子體(MIP)、介質(zhì)阻擋放電等離子體(Dielectric barrier discharge, DBD)、微空心陰極放電等離子體(Microhollow cathode discharge, MHCD)、輝光放電(GD)等。
原理上說(shuō)，通過(guò)注入微波能量(也就是說(shuō)300MHz到IOGHz的電磁輻射)而產(chǎn)生的等離子體都可以稱為微波誘導(dǎo)等離子體(MIP)。然而該等離子體不能耐受水蒸氣，在分析時(shí)必須將水蒸氣除去。另外，它還需要一個(gè)散熱裝置，這些都增加了測(cè)試的復(fù)雜性，一定程度上限制了儀器的小型化。電容耦合等離子體需要用水冷卻。射頻等離子體需要電極與表面直接接觸，存在著電極污染的問(wèn)題。加入少量的氧氣來(lái)減少碳的沉積是必需的。微型ICP同樣要用真空泵，并且要特殊的加工工藝，同樣的存在高溫。介質(zhì)阻擋放電(DBD)是一種可在大氣壓下維持的低溫等離子體，它可以產(chǎn)生大量的高能電子(1-1Oev)及亞穩(wěn)態(tài)原子。與其他類型的等離子體相比，DBD具有很多特點(diǎn)，例如良好的裂解能力、可以在多種氣體下操作、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作溫度低等。介質(zhì)阻擋放電的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是至少存在一層絕緣性的阻擋介質(zhì)和小的放電通道。當(dāng)在放電電極上施加足夠高的交流電壓時(shí)，電極間的氣體，即使在大氣壓下也會(huì)被擊穿而形成介質(zhì)阻擋放電。該放電具有在大氣壓下實(shí)現(xiàn)，小體積，低能耗，低氣體溫度的優(yōu)點(diǎn)。該放電現(xiàn)象為藍(lán)紫色，均勻、散漫而穩(wěn)定，實(shí)際上是由大量細(xì)微的快速脈沖放電通道構(gòu)成的。目前，已公開(kāi)的微型原子化方法及裝置，大多需要真空或者去溶等輔助裝置，不利于儀器整體的微型化，有的由于存在電極接觸產(chǎn)生干擾，有的運(yùn)行溫度高、能耗高，有的運(yùn)行不穩(wěn)定，重現(xiàn)性差，有的適用范圍窄，僅是易揮發(fā)或者易形成揮發(fā)性物質(zhì)的待測(cè)物，有的基體干擾嚴(yán)重、背景光干擾強(qiáng)，等。目前，已公開(kāi)了一些基于介質(zhì)阻擋放電的原子化方法及裝置，它們一般是將等離子體導(dǎo)出放電腔檢測(cè)，這種方法的缺點(diǎn)在于光程短，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，等離子體導(dǎo)出后不穩(wěn)定等。它們都沒(méi)有一級(jí)原子化，為了達(dá)到相同的原子化效果，對(duì)電源的要求更高，同時(shí)提高了對(duì)絕緣介質(zhì)材料的要求。它們都是針對(duì)氫化物的介質(zhì)阻擋放電原子化/離子化的方法及其裝置。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的是:提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、工作條件低、原子化效率高、靈敏度高、穩(wěn)定性好、適用范圍廣的微型原子化/離子化和檢測(cè)的方法及其裝置，有利于實(shí)現(xiàn)分析儀器的小型化、自動(dòng)化和便攜化。技術(shù)方案:為達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種微型原子化/離子化和檢測(cè)的方法，其特征在于:所述方法包括如下步驟:
a.將待測(cè)物溶液通入腔內(nèi)，載氣以(TlOOml/min緩慢通入腔內(nèi)，將兩個(gè)電極通過(guò)導(dǎo)線與直流電源連接，電熱絲兩端通過(guò)導(dǎo)線與直流電源負(fù)極連接；打開(kāi)直流電源電解，待到待測(cè)物完全電解沉積后斷電，將廢液排出；
b.將載氣以l(T2000ml/min通入腔內(nèi)，將電熱絲兩端通過(guò)導(dǎo)線分別與電熱電源正負(fù)極連接，打開(kāi)電源加熱，將電熱絲升溫至溶劑沸點(diǎn)±50°C，低溫烘干；
c.干燥后，將載氣以5飛OOml/min緩慢通入，電熱絲快速升溫至待測(cè)物揮發(fā)溫度±300°C ;調(diào)整發(fā)光器，使發(fā)光器與絕緣介質(zhì)層成傾斜角A ;打開(kāi)發(fā)光器產(chǎn)生入射光，入射光以傾斜角A射入放電腔，并射向反射鏡，打開(kāi)高壓高頻電源；
d.將載氣以O(shè)飛OOml/min緩慢通入，介質(zhì)阻擋放電形成等離子體，電熱絲迅速升溫至待測(cè)物蒸發(fā)或者激發(fā)溫度±500°C ；e.將載氣以3 1000ml/min緩慢進(jìn)入，將樣品蒸汽通過(guò)載氣從載氣入口載入放電腔，入射光在放電腔內(nèi)經(jīng)反射鏡多次反射后射出，射出光被檢測(cè)器接收，待檢測(cè)器信號(hào)穩(wěn)定后，斷電熱絲電源；
f.將載氣以3(T6000ml/min較快通入，冷卻至2(T200°C；
所述步驟a中，當(dāng)采用恒電位法電解時(shí)，直流電源電壓為-lOV'lOV ;采用恒電流法電解時(shí)，直流電源電流為0.2A^5A ;所述步驟b中:電熱電源電壓為220V，電流為50HZ ;所述步驟c中:高頻高壓電源電壓為220疒30KV，頻率為50HZ 50MHZ。所述載氣為氦氣、氬氣、氖氣和氮?dú)庵兄辽僖环N與氫氣(Γ10%混合氣，所述待測(cè)元素是可以通過(guò)電解作用在電極表面形成沉淀的元素，待測(cè)物溶液中待測(cè)元素呈現(xiàn)離子形態(tài)。一種微型原子化/離子化和檢測(cè)的裝置，包括:發(fā)光器13，原子化/離子化裝置和檢測(cè)器14，所述原子化/離子化裝置包括絕緣腔體，腔體上設(shè)有進(jìn)樣口 2和排氣口 1，所述腔體兩個(gè)相對(duì)的腔壁由絕緣介質(zhì)層11組成，所述兩個(gè)絕緣介質(zhì)層11的外側(cè)均緊貼有電極板3，電極板3通過(guò)導(dǎo)線與高頻高壓電源相連接，所述兩個(gè)絕緣介質(zhì)層11之間形成介質(zhì)阻擋放電通道；所述放電腔還設(shè)有兩個(gè)平行的反光層10，兩個(gè)平行的反光層10分別位于兩個(gè)絕緣介質(zhì)層11與電極板3連接處，所述反光層10與絕緣介質(zhì)層11組成可使入射光6在放電腔內(nèi)形成多次反射的反射鏡；所述腔體內(nèi)部還設(shè)有電熱絲8，電熱絲8兩端穿過(guò)腔壁9分別與導(dǎo)線5相連接， 所述蒸發(fā)腔相對(duì)的兩個(gè)腔壁12上分別設(shè)有一電極4;當(dāng)電解時(shí):將兩個(gè)電極4通過(guò)導(dǎo)線與直流電源連接，電熱絲8兩端通過(guò)導(dǎo)線5與直流電源負(fù)極連接；當(dāng)加熱時(shí):將電熱絲8兩端通過(guò)導(dǎo)線5分別與電熱電源正負(fù)極連接；所述發(fā)光器13與絕緣介質(zhì)層11成傾斜角Α。所述腔體還設(shè)有進(jìn)氣孔，與進(jìn)樣口形成布?xì)庀到y(tǒng)，所述進(jìn)氣孔為多個(gè)，形成均勻布?xì)庀到y(tǒng)。所述絕緣腔體由耐熱玻璃、石英、陶瓷、有機(jī)玻璃或耐熱塑料構(gòu)成；所述絕緣介質(zhì)層材料為耐熱玻璃、石英、陶瓷、有機(jī)玻璃或耐熱塑料；所述電熱絲材料為鎢、鑰、鉬或鉭，所述電極材料為鍍金或鍍鉬。所述絕緣阻擋介質(zhì)層厚度為0.5 4mm，絕緣阻擋介質(zhì)間距離為
0.2 8mm。本發(fā)明方法中:步驟a中緩慢間歇進(jìn)氣的目的是攪拌；步驟b中升溫的目的是加快溶劑的揮發(fā)，載氣快速進(jìn)氣的目的是帶走水蒸氣、降低載氣對(duì)升溫的影響及帶走產(chǎn)生的揮發(fā)物；步驟c中升溫的目的是保證待測(cè)物沒(méi)有明顯揮發(fā)及待測(cè)物不被快速帶出放電腔；步驟d中升溫的目的是使得待測(cè)物形成蒸汽并部分原子化/離子化，載氣緩慢進(jìn)入的目的是讓待測(cè)物在腔內(nèi)形成彌漫效應(yīng)以提高進(jìn)入放電腔中的物質(zhì)濃度及種子電子數(shù)，步驟e中載氣緩慢進(jìn)入的目的是載待測(cè)氣體進(jìn)入放電腔，步驟f中冷卻至較低溫度的目的是確保電熱絲變化被空氣氧化，載氣快速進(jìn)入的目的是保護(hù)電熱絲氧化及加快電熱絲降溫。富集是在電解階段完成的，在電流的作用下由液相變?yōu)楣滔嗷蛘邭庀?。分離是在電解和電熱蒸發(fā)階段完成的，不同的物質(zhì)有不同的電解電壓和氣化溫度。本發(fā)明將電解和電熱技術(shù)結(jié)合，應(yīng)用于等離子體發(fā)生器的進(jìn)樣。其中電熱包括電熱蒸發(fā)和電熱原子化。其中電解和電熱技術(shù)結(jié)合體現(xiàn)在，電熱絲在電解過(guò)程中作為電解電極，起導(dǎo)電作用，在電熱過(guò)程中起發(fā)熱作用。該部件在電源的作用下發(fā)熱，實(shí)現(xiàn)腔內(nèi)烘干和待測(cè)物蒸氣化、原子化。本發(fā)明裝置中，放電腔上設(shè)有反光層，反光層位于絕緣介質(zhì)層與電極板連接處，與絕緣介質(zhì)層組成可使入射光形成多次反射的反射鏡，用于反射入射光，反光率高，因?yàn)檫@一結(jié)構(gòu)特征，使以傾斜角度射向放電腔內(nèi)反射鏡的入射光在平行反射鏡間形成多次反射，有效增加了光程長(zhǎng)度。入射光可以是單束或多束平行光，當(dāng)入射光是多束同時(shí)發(fā)出時(shí)，采用相應(yīng)數(shù)量的檢測(cè)器分別檢測(cè)。入射光以傾斜角A (0° <A<90° )射入，并且入射光角度可固定可調(diào)，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)調(diào)整角度調(diào)整光程。檢測(cè)器以傾斜角度A檢測(cè)射出光，避免腔內(nèi)發(fā)光干擾。有益效果:
1.本發(fā)明提供的方法替代了金屬氫化物體系，并且為其他難揮發(fā)難形成氫化物的元素提供了一種良好的方法，無(wú)需任何試劑、不產(chǎn)生廢液。2.本發(fā)明將待測(cè)液電解富集后排出廢液、烘干電解腔，實(shí)現(xiàn)待測(cè)液去溶，省去去溶裝置、體積小，實(shí)現(xiàn)了儀器的小型化，為原子光譜法儀器的小型化、便攜式提供了有力的技術(shù)基礎(chǔ)；
3.本發(fā)明具有富集分離作用，在電解過(guò)程中，通過(guò)采用恰當(dāng)?shù)碾妷簩?shí)現(xiàn)待測(cè)物的初步分離與富集，在電熱過(guò)程中，通過(guò)恰當(dāng)?shù)倪M(jìn)氣和升溫方式，進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)待測(cè)物的分離與富集。在待測(cè)物揮發(fā)溫度至激發(fā)溫度附近，載氣進(jìn)氣速度為O或接近0，形成彌漫效應(yīng)，增加進(jìn)入下一階段的待測(cè)物濃度，增加一級(jí)電離效率，能夠有效的提高靈敏度、降低基體干擾和減小記憶效應(yīng)。待測(cè)物的霧化率非常高，進(jìn)一步的提高了靈敏度。經(jīng)過(guò)一級(jí)原子化，可以有效降低下一階段工作條件，提高下一階段原子化/離子化效率。4.本發(fā)明中，因兩個(gè)相對(duì)平行絕緣介質(zhì)層上設(shè)有反光層，使入射光在腔內(nèi)反光層間形成多次反射，有效增加了光程長(zhǎng)度，并且可以根據(jù)需要調(diào)整光程長(zhǎng)度，提高了吸收率，同時(shí)由于入射光以傾斜角度射出，有效避免了放電產(chǎn)生的背景光干擾。5.本發(fā)明與現(xiàn)有的導(dǎo)出檢測(cè)相比，有效提高了靈敏度、穩(wěn)定性，使得介質(zhì)阻擋放電檢測(cè)部分變得十分簡(jiǎn)單。6.本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小、耗氣少，很容易實(shí)現(xiàn)儀器的小型化。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，能耗小，耗氣低，能夠?qū)崿F(xiàn)待測(cè)物的富集分離，光程長(zhǎng)并且可調(diào)，靈敏度高，穩(wěn)定性好，較氫化物法實(shí)用范圍廣的多，無(wú)需試劑，不產(chǎn)生污染，非常有利于分析儀器的小型化、自動(dòng)化、便攜化。


圖1，是微型原子化/離子化裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2，是圖1的底板俯視圖。其中:1.排氣口，2.進(jìn)樣口，3.電極板，4.電極，5.導(dǎo)線，6.入射光，7.射出光，8.電熱絲，9.底板，10.反光層，11.絕緣介質(zhì)層，12.腔壁，13.發(fā)光器，14.檢測(cè)器.
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
本發(fā)明微型原子化/離子化和檢測(cè)的裝置如圖1所示，包括:發(fā)光器13，原子化/離子化裝置和檢測(cè)器14，所述原子化/離子化裝置包括絕緣腔體，腔體上設(shè)有進(jìn)樣口 2和排氣口1，所述腔體兩個(gè)相對(duì)的腔壁由絕緣介質(zhì)層11組成，所述兩個(gè)絕緣介質(zhì)層11的外側(cè)均緊貼有電極板3，電極板3通過(guò)導(dǎo)線與高頻高壓電源相連接，所述兩個(gè)絕緣介質(zhì)層11之間形成介質(zhì)阻擋放電通道；所述放電腔還設(shè)有兩個(gè)平行的反光層10，兩個(gè)平行的反光層10分別位于兩個(gè)絕緣介質(zhì)層11與電極板3連接處，所述反光層10與絕緣介質(zhì)層11組成可使入射光6在放電腔內(nèi)形成多次反射的反射鏡；所述腔體內(nèi)部還設(shè)有電熱絲8，電熱絲8兩端穿過(guò)底板9分別與導(dǎo)線5相連接，所述蒸發(fā)腔相對(duì)的兩個(gè)腔壁12上分別設(shè)有一電極4 ;當(dāng)電解時(shí):將兩個(gè)電極4通過(guò)導(dǎo)線與直流電源連接，電熱絲8兩端通過(guò)導(dǎo)線5與直流電源負(fù)極連接；當(dāng)加熱時(shí):將電熱絲8兩端通過(guò)導(dǎo)線5分別與電熱電源正負(fù)極連接；所述發(fā)光器13與絕緣介質(zhì)層11成傾斜角A。實(shí)施例1:如圖1所示，裝置是由石英12 (厚度4mm)和平面石英11 (厚度0.8mm,兩個(gè)平面間距離是4mm)組成的放電腔(4mmX 6_X 70mm)電解腔(4mmX 50_，上低6mm下低12mm),平面石英11表面有鍛銀面10 (8mmX 80mm),銅電極板3 (ImmX IOmmX 70mm)緊密結(jié)合在鍍銀面10上，銅電極板3通過(guò)導(dǎo)線連接高壓高頻電源(10KV，10MHZ)，耐熱玻璃底板9上有進(jìn)樣口 2 (直徑1mm)，排氣口 I (直徑2mm)，電熱絲8穿過(guò)底板9與導(dǎo)線5連接，當(dāng)電解時(shí):將兩個(gè)電極4通過(guò)導(dǎo)線與直流電源連接，電熱絲8兩端通過(guò)導(dǎo)線5與直流電源負(fù)極連接；當(dāng)加熱時(shí):將電熱絲8兩端通過(guò)導(dǎo)線5分別與電熱電源正負(fù)極連接，空心陰極燈13產(chǎn)生入射光6，以45°角射入介質(zhì)阻擋放電腔，經(jīng)過(guò)鏡面17多次反射，射出光11以45°角射出，被光纖質(zhì)譜儀21檢測(cè)。檢測(cè)過(guò)程是:Cr樣品(Cr3+以離子形態(tài)存在)經(jīng)過(guò)進(jìn)樣口 2進(jìn)入腔內(nèi)后，載氣(氬氣95%和氫氣5%的混合氣)以15ml/min從進(jìn)樣口 2通入均勻攪拌樣品，這時(shí)電解電極4接直流電源(沉積電位為-1.3V，采用恒電位沉積)正極，電熱絲8接直流電源負(fù)極，設(shè)定電解時(shí)間為30分鐘，剩余液體通過(guò)進(jìn)樣口 2排出，之后，電解電極4斷電，電熱電極8兩端通過(guò)導(dǎo)線分別連接交流電電源220V地線和火線，使得電熱絲13在100±10°C，載氣以100ml/min速度通入，從進(jìn)樣口 2排出，直至腔內(nèi)干燥，載氣以10ml/min速度通入，開(kāi)始升溫，至1750°C，暫停40秒鐘后，停止進(jìn)氣，快 速升溫至2800°C，之后載氣以50ml/min的速度進(jìn)入，同時(shí)記錄光纖質(zhì)譜儀21的信號(hào)，直至信號(hào)穩(wěn)定，斷開(kāi)電熱電源和高頻高壓電源，繼續(xù)以2000ml/min通載氣，直至電熱絲8冷卻至目標(biāo)溫度50°C。信號(hào)隨樣品濃度成線性變化，Cr的線性范圍就是 3ppnT300ppm。其中Cr樣品溶液是由產(chǎn)品ID號(hào)10734產(chǎn)品編號(hào)GSBG62017-90中文名稱鉻Cr、標(biāo)準(zhǔn)值:1000ppm、基體:10%HC1 (金屬鉻，三價(jià))稀釋得到。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，信號(hào)穩(wěn)定，檢出限低，靈敏度高，可以通過(guò)調(diào)整入射角改變吸收光程，同時(shí)避免了背景光干擾，在沒(méi)有去溶裝置的情況下實(shí)現(xiàn)了很好的去溶效果，明顯富集了待測(cè)物，有效減少了干擾物，非常有利于進(jìn)樣裝置的小型化。實(shí)施例2:如圖1所示，裝置是由耐熱玻璃12 (厚度8mm)和平面耐熱玻璃11 (厚度Imm,兩個(gè)平面間距離是8mm)組成的放電腔(8mmX16mmX IOOmm)電解腔(8mmX60mm，上低16mm下低24mm),平面石英11表面有鍍招鏡面10 (18mmX IlOmm),銅電極板3(ImmX 20mmX IOOmm)緊密結(jié)合在鏡面10上，銅電極板3通過(guò)導(dǎo)線連接高壓高頻電源(30KV, 40MHZ)，耐熱玻璃底板9上有進(jìn)樣口 2 (直徑1mm)，排氣口 I (直徑2mm)，電熱絲8穿過(guò)底板9與導(dǎo)線5連接，當(dāng)電解時(shí):將兩個(gè)鍍鉬金電極4通過(guò)導(dǎo)線與直流電源連接，電熱絲8兩端通過(guò)導(dǎo)線5與直流電源負(fù)極連接；當(dāng)加熱時(shí):將電熱絲8兩端通過(guò)導(dǎo)線5分別與電熱電源正負(fù)極連接，激光燈13產(chǎn)生入射光6，以35°角射入介質(zhì)阻擋放電腔，經(jīng)過(guò)鏡面10多次反射，射出光7以35°角射出，被光電倍增管21檢測(cè)。檢測(cè)過(guò)程是:Cd樣品(Cd2+以離子形態(tài)存在)經(jīng)過(guò)進(jìn)樣口 2進(jìn)入腔內(nèi)后，，載氣(96%氦氣和4%氫氣混合氣)以10ml/min進(jìn)樣口 2通入均勻攪拌樣品，這時(shí)電解電極4接直流電源正極，電熱電極8、9接直流電源負(fù)極，待待測(cè)物完成富集后(沉積電位在-1.0V突然躍遷至更低的電位)，剩余液體通過(guò)進(jìn)樣口 2排出，之后，鍍鉬金電極4斷電，電熱絲8兩端通過(guò)導(dǎo)線5分別連接交流電220V電源地線和火線，使得電熱絲8在100±10°C，載氣以80ml/min速度通入，從排樣管I排出，直至腔內(nèi)干燥，載氣以20ml/min速度通入，開(kāi)始升溫，至280°C，暫停30秒鐘后，停止進(jìn)氣，快速升溫至800°C，之后載氣以80ml/min的速度進(jìn)入，同時(shí)記錄光電倍增管21的信號(hào)，直至信號(hào)穩(wěn)定，斷開(kāi)電熱電源和高頻高壓電源，繼續(xù)以1500ml/min通載氣，直至電熱絲冷卻至目 標(biāo)溫度30°C。信號(hào)隨樣品濃度成線性變化，Sn的線性范圍就是 4ppm 500ppmo其中Cd2+樣品溶液是由產(chǎn)品ID號(hào)980產(chǎn)品編號(hào)GSB04-1721-200中文名稱鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液產(chǎn)品規(guī)格50mL/瓶標(biāo)準(zhǔn)值:1000 μ g/ml稀釋得到的。本發(fā)明公開(kāi)的一種微型原子化/離子化和檢測(cè)的方法，樣品進(jìn)入電解腔，在電解作用下待測(cè)元素沉積在電熱絲上，排去廢液，在載氣的輔助下，電熱絲加熱烘干電解腔，電熱絲逐步升溫，直至完成高溫蒸發(fā)、原子化，載氣將待測(cè)物原子蒸氣載入介質(zhì)阻擋放電腔，產(chǎn)生等離子體后，入射光以傾斜角度射入，在介質(zhì)阻擋放電腔內(nèi)反射鏡上多次反射，再以傾斜角度從載氣出口射出，射出光被檢測(cè)器接受，檢測(cè)信號(hào)。待測(cè)元素是可以通過(guò)電解作用在電極表面形成沉淀的元素。可以根據(jù)需要通過(guò)調(diào)整入射角度調(diào)整光程長(zhǎng)度，同時(shí)由于入射光以傾斜角度射出，有效避免了放電產(chǎn)生的背景光干擾。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、工作條件低、原子化效率高、靈敏度高、穩(wěn)定性好、適用范圍廣，有利于實(shí)現(xiàn)分析儀器的小型化、自動(dòng)化和便攜化。
權(quán)利要求
1.一種微型原子化/離子化和檢測(cè)的方法，其特征在于:所述方法包括如下步驟: a.將待測(cè)物溶液通入腔內(nèi)，載氣以(TlOOml/min緩慢通入腔內(nèi)，將兩個(gè)電極通過(guò)導(dǎo)線與直流電源連接，電熱絲兩端通過(guò)導(dǎo)線與直流電源負(fù)極連接；打開(kāi)直流電源電解，待到待測(cè)物完全電解沉積后斷電，將廢液排出； b.將載氣以l(T2000ml/min通入腔內(nèi)，將電熱絲兩端通過(guò)導(dǎo)線分別與電熱電源正負(fù)極連接，打開(kāi)電源加熱，將電熱絲升溫至溶劑沸點(diǎn)±50°C，低溫烘干； c.干燥后，將載氣以5飛OOml/min緩慢通入，電熱絲快速升溫至待測(cè)物揮發(fā)溫度±300°C ;調(diào)整發(fā)光器，使發(fā)光器與絕緣介質(zhì)層成傾斜角A ;打開(kāi)發(fā)光器產(chǎn)生入射光，入射光以傾斜角A射入放電腔，并射向反射鏡，打開(kāi)高壓高頻電源； d.將載氣以O(shè)飛OOml/min緩慢通入，介質(zhì)阻擋放電形成等離子體，電熱絲迅速升溫至待測(cè)物蒸發(fā)或者激發(fā)溫度±500°C ； e.將載氣以3 1000ml/min緩慢進(jìn)入，將樣品蒸汽通過(guò)載氣從載氣入口載入放電腔，入射光在放電腔內(nèi)經(jīng)反射鏡多次反射后射出，射出光被檢測(cè)器接收，待檢測(cè)器信號(hào)穩(wěn)定后，斷電熱絲電源； f.將載氣以3(T6000ml/min較快通入，冷卻至2(T200°C； 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法:其特征在于:所述步驟a中，當(dāng)采用恒電位法電解時(shí)，直流電源電壓為-10疒+IOV ;采用恒電流法電解時(shí)，直流電源電流為0.2A^5A ;所述步驟b中:電熱電源電壓為220V，電流為50HZ ;所述步驟c中:高頻高壓電源電壓為220疒30KV，頻率為 50HZ 50MHZ。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法:其特征`在于:所述載氣為氦氣、氬氣、氖氣和氮?dú)庵兄辽僖环N與氫氣(Γ10%混合氣，所述待測(cè)元素是可以通過(guò)電解作用在電極表面形成沉淀的元素，待測(cè)物溶液中待測(cè)元素呈現(xiàn)離子形態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法:其特征在于:所述發(fā)光器采用空心陰極燈、無(wú)極放電燈、ICP和激光中的一種。
4.一種微型原子化/離子化和檢測(cè)的裝置，包括:發(fā)光器(13)，原子化/離子化裝置和檢測(cè)器(14)，其特征在于:所述原子化/離子化裝置包括絕緣腔體，腔體上設(shè)有進(jìn)樣口(2 )和排氣口( I )，所述腔體兩個(gè)相對(duì)的腔壁由絕緣介質(zhì)層(11)組成，所述兩個(gè)絕緣介質(zhì)層(11)的外側(cè)均緊貼有電極板(3)，電極板(3)通過(guò)導(dǎo)線與高頻高壓電源相連接，所述兩個(gè)絕緣介質(zhì)層(11)之間形成介質(zhì)阻擋放電通道；所述放電腔還設(shè)有兩個(gè)平行的反光層(10)，兩個(gè)平行的反光層(10)分別位于兩個(gè)絕緣介質(zhì)層(11)與電極板(3)連接處，所述反光層(10)與絕緣介質(zhì)層(11)組成可使入射光(6)在放電腔內(nèi)形成多次反射的反射鏡；所述腔體內(nèi)部還設(shè)有電熱絲(8)，電熱絲(8)兩端穿過(guò)腔壁(9)分別與導(dǎo)線(5)相連接，所述蒸發(fā)腔相對(duì)的兩個(gè)腔壁(12)上分別設(shè)有一電極(4);當(dāng)電解時(shí):將兩個(gè)電極(4)通過(guò)導(dǎo)線與直流電源連接，電熱絲(8)兩端通過(guò)導(dǎo)線(5)與直流電源負(fù)極連接；當(dāng)加熱時(shí):將電熱絲(8)兩端通過(guò)導(dǎo)線(5)分別與電熱電源正負(fù)極連接；所述發(fā)光器(13)與絕緣介質(zhì)層(11)成傾斜角Α。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置:其特征在于:所述腔體還設(shè)有進(jìn)氣孔，與進(jìn)樣口形成布?xì)庀到y(tǒng)，所述進(jìn)氣孔為多個(gè)，形成均勻布?xì)庀到y(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于:所述絕緣腔體由耐熱玻璃、石英、陶瓷、有機(jī)玻璃或耐熱塑料構(gòu)成；所述絕緣介質(zhì)層材料為耐熱玻璃、石英、陶瓷、有機(jī)玻璃或耐熱塑料；所述電熱絲材料為鎢、鑰、鉬或鉭，所述電極材料為鍍金或鍍鉬。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于:所述絕緣阻擋介質(zhì)層厚度為0.5 4mm，絕緣阻擋介質(zhì) 間距離為0.2 8mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種微型原子化/離子化和檢測(cè)的方法及其裝置，樣品進(jìn)入電解腔，在電解作用下待測(cè)元素沉積在電熱絲上，排去廢液，在載氣的輔助下，電熱絲加熱烘干電解腔，電熱絲逐步升溫，直至完成高溫蒸發(fā)、原子化，載氣將待測(cè)物原子蒸氣載入介質(zhì)阻擋放電腔，產(chǎn)生等離子體后，入射光以傾斜角度射入，在介質(zhì)阻擋放電腔內(nèi)反射鏡上多次反射，再以傾斜角度從載氣出口射出，射出光被檢測(cè)器接受，檢測(cè)信號(hào)?？梢愿鶕?jù)需要通過(guò)調(diào)整入射角度調(diào)整光程長(zhǎng)度，同時(shí)由于入射光以傾斜角度射出，有效避免了放電產(chǎn)生的背景光干擾。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、工作條件低、原子化效率高、靈敏度高、穩(wěn)定性好、適用范圍廣，有利于實(shí)現(xiàn)分析儀器的小型化、自動(dòng)化和便攜化。
文檔編號(hào)G01N27/68GK103207172SQ20131007136
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者洪陵成, 張歡 申請(qǐng)人:河海大學(xué)