本實用新型涉及一種化學蒸氣發(fā)生進樣裝置，尤其涉及一種基于氫等離子體的固體樣品化學蒸氣發(fā)生進樣裝置。

背景技術(shù)：

近年來，化學蒸氣發(fā)生方法由于其獨特的優(yōu)點一直是分析領(lǐng)域的重要方向，如可顯著提高樣品的進樣效率，降低基體效應(yīng)和提高檢出限等。傳統(tǒng)的化學蒸氣發(fā)生方法主要有冷原子蒸氣發(fā)生法、氫化物發(fā)生法、鹵化物發(fā)生法、烷基化發(fā)生法和羰基化合物發(fā)生法等，這些方法應(yīng)用于固體樣品分析時需要對固體樣品進行破壞，利用酸體系、堿體系及其他方式將其消解為液體。而有的固體樣品往往耐酸堿或耐高溫，需要用到高溫高壓的消解方法，甚至用到微波法消解，樣品前處理過程繁瑣，由于大量試劑的引入，容易造成樣品的二次污染以及環(huán)境污染。為了提高固體樣品的進樣效率和簡化固體樣品的前處理步驟，開發(fā)新型的固體樣品直接進樣的方法及相應(yīng)的進樣裝置勢在必行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種基于氫等離子體的固體樣品化學蒸氣發(fā)生進樣裝置，該裝置及相應(yīng)的進樣方法簡化了固體樣品分析的前處理步驟，為直接檢測固體樣品提供了新的分析方法，拓展了分析儀器的應(yīng)用領(lǐng)域，對儀器的小型化也具有重要的意義。

本實用新型提供的一種基于氫等離子體的固體樣品化學蒸氣發(fā)生進樣裝置，所述裝置為下述(A)或(B)：

(A)它包括樣品室和放電通道；所述樣品室包括樣品室腔體和與所述樣品室腔體相配合的樣品室蓋體；所述放電通道固設(shè)于所述樣品室蓋體上，所述放電通道的一端為惰性氣體進氣口Ⅰ，另一端延伸至所述樣品室腔體內(nèi)；所述放電通道設(shè)于所述樣品室腔體外的部分上貼附有兩個電極，所述兩個電極之間設(shè)有間距，所述兩個電極均與交流電源相連接；所述樣品室腔體的側(cè)壁上的相對位置處分別設(shè)有氫氣進氣口和化學蒸氣出氣口；

(B)它包括樣品室和放電通道；所述樣品室包括樣品室腔體和與所述樣品室腔體相配合的樣品室蓋體；所述放電通道固設(shè)于所述樣品室蓋體上，所述放電通道的一端連接一三通部件，所述三通部件的另外兩個通道分別為惰性氣體進氣口Ⅰ和氫氣進氣口，所述放電通道的另一端延伸至所述樣品室腔體內(nèi)；所述放電通道設(shè)于所述樣品室腔體外的部分上貼附有兩個電極，所述兩個電極之間設(shè)有間距，所述兩個電極均與交流電源相連接；所述樣品室腔體的側(cè)壁上的相對位置處分別設(shè)有惰性氣體進氣口Ⅱ和化學蒸氣出氣口。

本實用新型中，根據(jù)氫等離子體的產(chǎn)生方式，所述裝置可為上述裝置(A)或裝置(B)。裝置(A)中，惰性氣體通入放電區(qū)域通過介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的等離子體進入樣品室腔體中的氫氣氛圍中將與之接觸的氫氣反應(yīng)生成氫等離子體；裝置(B)中，氫氣和惰性氣體通入放電區(qū)域通過介質(zhì)阻擋放電直接產(chǎn)生氫等離子體。所述惰性氣體可為氬氣、氦氣和氮氣中的任一種。產(chǎn)生的氫等離子體聚于待測固體樣品的表面上，經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)生待測元素的化學蒸氣?；瘜W蒸氣可直接引入到等離子體發(fā)射光譜儀、等離子體質(zhì)譜儀、原子吸收光譜儀或者原子熒光光譜儀進行檢測。待測元素包括全部可以產(chǎn)生化學蒸氣的元素，例如：砷、汞、鉛、鋅、碲、銻、鉍、硒、鎘、鍺。

上述的裝置中，所述放電通道的材質(zhì)可為石英玻璃、硅氧玻璃和塑料中的任一種。

上述的裝置中，所述放電通道的內(nèi)徑可為100nm～5mm，具體可為1.5mm。

上述的裝置中，所述兩個電極之間的距離可為0.5cm～8cm，具體可為1cm。

上述的裝置中，所述樣品室蓋體的材質(zhì)可為石英玻璃、硅氧玻璃或有機玻璃等透明材質(zhì)，可隨時在實驗過程中觀察樣品室腔體中的樣品情況。

上述的裝置中，所述放電通道與所述樣品室蓋體之間可通過真空硅脂、橡皮泥、玻璃膠或密封圈進行密封配合。

上述的裝置中，所述樣品室腔體的材質(zhì)可為硅氧玻璃或塑料；所述塑料具體可為聚四氟乙烯塑料。

本實用新型具有如下有益效果：

本實用新型提出了一種基于氫等離子體的固體樣品化學蒸氣發(fā)生進樣裝置，利用該裝置可將氫等離子體直接作用于固體樣品表面生成氣態(tài)化學蒸氣。氫等離子體產(chǎn)生的方式有兩種，即氫氣和其他惰性氣體通入放電區(qū)域通過介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生氫等離子體，或者惰性氣體通入放電區(qū)域通過介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的等離子體進入氫氣氛圍中將與之接觸的氫氣反應(yīng)生成氫等離子體。氫等離子體直接作用于固體樣品表面，與其中的元素進行化學反應(yīng)生成元素氣態(tài)化學蒸氣，產(chǎn)生的化學蒸氣可直接引入到等離子體發(fā)射光譜儀、等離子體質(zhì)譜儀、原子吸收光譜儀或者原子熒光光譜儀進行檢測。利用氫等離子體作用于固體樣品表面生成氣態(tài)化學蒸氣的裝置及方法，可避免固體樣品前處理過程，簡化固體樣品分析步驟和減少試劑污染。本實用新型為固體樣品直接分析提供了新的裝置和分析方法，拓展了元素分析儀器的應(yīng)用領(lǐng)域，對儀器小型化也具有重要的意義。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的基于氫等離子體的固體樣品化學蒸氣發(fā)生進樣裝置在樣品室內(nèi)產(chǎn)生氫等離子體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型提供的基于氫等離子體的固體樣品化學蒸氣發(fā)生進樣裝置在放電通道內(nèi)產(chǎn)生氫等離子體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為實施例2中在不同條件下測定含硒和砷的固體樣品的分析結(jié)果對比圖。

圖4為實施例3中測定Se元素的標準曲線。

圖5為實施例4中在不同條件下測定含硒樣品的分析結(jié)果對比圖。

圖1和圖2中各標記如下：1放電通道、2電極、3交流電源、4樣品室蓋體、5樣品室腔體、6化學蒸氣出氣口、7氫氣進氣口、8惰性氣體進氣口Ⅰ、9惰性氣體進氣口Ⅱ。

具體實施方式

下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。

下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。

下述實施例中的操作，如無特殊說明，均在常溫常壓下進行。

下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型作進一步說明，但本實用新型并不局限于下述實施例。

實施例1、基于氫等離子體的固體樣品化學蒸氣發(fā)生進樣裝置及方法

如圖1所示，本實施例提供的基于氫等離子體的固體樣品化學蒸氣發(fā)生進樣裝置包括圓柱體形的樣品室和放電通道1；放電通道1的材質(zhì)為石英玻璃，其內(nèi)徑為1.5mm；樣品室包括樣品室腔體5和樣品室蓋體4，兩者之間通過真空硅脂密封配合；樣品室腔體5的尺寸為38mm(長)×16mm(寬)×9mm(深)，材質(zhì)為聚四氟乙烯；樣品室蓋體4的材質(zhì)為有機玻璃，可隨時在實驗過程中觀察樣品室腔體5中的樣品情況；放電通道1固設(shè)于樣品室蓋體4上，兩者之間通過真空硅脂密封配合；放電通道1的上端為惰性氣體進氣口Ⅰ8；放電通道1的下端延伸至樣品室腔體5內(nèi)，放電通道1位于樣品室腔體5外的部分上設(shè)有兩個電極2，兩個電極2之間的距離為1cm；兩個電極2均與交流電源3相連接，當開啟所述交流電源3后，通入至放電通道內(nèi)的惰性氣體可在高壓下產(chǎn)生等離子體射流；產(chǎn)生的等離子體射流進入至樣品室腔體5的氫氣氛圍中與氫氣作用生產(chǎn)氫等離子體；樣品室的側(cè)壁的兩個相對位置處分別設(shè)有化學蒸氣出氣口6和氫氣進氣口7，化學蒸氣出氣口6可通過惰性氣體導管與原子熒光光譜儀、原子吸收光譜儀、電感耦合等離子體光譜或質(zhì)譜儀相連接。

上述的裝置中，放電通道1材質(zhì)還可選擇為硅氧玻璃和聚四氟乙烯塑料；樣品室的材質(zhì)還可選擇為硅氧玻璃；放電通道1的內(nèi)徑可在100nm～5mm的范圍內(nèi)進行調(diào)整，兩個電極2之間形成的等離子體射流的長度可在0.5cm～8cm的范圍內(nèi)進行調(diào)整；放電通道1與樣品室蓋體4之間還可通過橡皮泥或玻璃膠等進行密封配合。

本實施例提供的基于氫等離子體的固體樣品化學蒸氣發(fā)生進樣裝置中，惰性氣體通入放電區(qū)域產(chǎn)生的等離子體射流進入樣品室腔體中的氫氣氛圍中將與之接觸的氫氣反應(yīng)生成氫等離子體。

實施例2、基于氫等離子體的固體樣品化學蒸氣發(fā)生進樣裝置及方法

如圖2所示，本實施例提供的基于氫等離子體的固體樣品化學蒸氣發(fā)生進樣裝置包括圓柱體形的樣品室和放電通道1；放電通道1的材質(zhì)為石英玻璃，其內(nèi)徑為1.5mm；樣品室包括樣品室腔體5和樣品室蓋體4，兩者之間通過真空硅脂密封配合；樣品室腔體5的尺寸為38mm(長)×16mm(寬)×9mm(深)，材質(zhì)為聚四氟乙烯；樣品室蓋體4的材質(zhì)為有機玻璃，可隨時在實驗過程中觀察樣品室腔體5中的樣品情況；放電通道1固設(shè)于樣品室蓋體4上，兩者之間通過真空硅脂密封配合；放電通道1的上端連接一個三通部件，三通部件的另兩個通道分別為氫氣進氣口7和惰性進氣口Ⅰ8；放電通道1的下端延伸至樣品室腔體5內(nèi)，放電通道1位于樣品室腔體5外的部分上設(shè)有兩個電極2，兩個電極2之間的距離為1cm；兩個電極2均與交流電源3相連接，當開啟所述交流電源3后，通入至放電通道內(nèi)的氫氣與惰性氣體的混合氣可在高壓下產(chǎn)生氫等離子體射流；樣品室的側(cè)壁的兩個相對位置處分別設(shè)有化學蒸氣出氣口6和惰性氣體進氣口Ⅱ9，化學蒸氣出氣口6可通過惰性氣體導管與原子熒光光譜儀、原子吸收光譜儀、電感耦合等離子體光譜或質(zhì)譜儀相連接。

上述的裝置中，放電通道1的材質(zhì)還可選擇為硅氧玻璃和聚四氟乙烯塑料；樣品室的材質(zhì)還可選擇為硅氧玻璃；放電通道1的內(nèi)徑可在100nm～5mm的范圍內(nèi)進行調(diào)整，兩個電極2之間形成的等離子體射流的長度可在0.5cm～8cm的范圍內(nèi)進行調(diào)整；放電通道1與樣品室蓋體4之間還可通過橡皮泥或玻璃膠等進行密封配合。

本實施例提供的基于氫等離子體的固體直接分析方法為氫氣和惰性氣體的混合氣通入放電區(qū)域直接產(chǎn)生氫等離子體。

實施例3、采用實施例1裝置與原子熒光光譜儀聯(lián)用后在不同條件下分析含0.1％Se和含0.01％As的固體樣品，并證明化學蒸氣發(fā)生。

將氦氣從惰性氣體進氣口Ⅰ8通入，控制其流速為800mL/min；將氫氣從氫氣進氣口7通入，控制其流速為400mL/min；開啟交流電源3，放電功率為15w，氦氣在交流電源3的電場的作用下產(chǎn)生等離子體射流；產(chǎn)生的等離子體射流進入至樣品室腔體5的氫氣氛圍中與氫氣作用生產(chǎn)氫等離子體，氫等離子體與固體樣品表面接觸后即可剝離并還原該樣品中的元素形成氣態(tài)物質(zhì)，形成的氣態(tài)物質(zhì)隨氣流從化學蒸氣出氣口6進入至與該裝置相連接的原子熒光光譜儀中進行分析，可得到樣品中的Se和As元素的熒光信號，如圖3所示。在其他條件不變的情況下，分別在進氣口7通入400mL/min氫氣且開啟交流電源3；進氣口7通入400mL/min氫氣且關(guān)閉交流電源3；進氣口7不通入氫氣且開啟交流電源3；進氣口7不通入氫氣，化學蒸氣出氣口6并聯(lián)通400mL/min氫氣，且開啟交流電源3這四種條件下，分析樣品中的Se和As元素。從圖3中四種條件下Se和As元素的熒光強度分析結(jié)果對比可知，此方法產(chǎn)生的氫等離子體作用于固體樣品表面，其中的Se和As元素反應(yīng)產(chǎn)生化學蒸氣。

上述實施例中，原子熒光光譜儀的測試條件為檢測器負高壓300V，Se元素高性能空心陰極燈燈電流70mA，As元素高性能空心陰極燈燈電流60mA，屏蔽氣流量1000mL/min，原子化器高度8mm。

實施例4、采用實施例1裝置與原子熒光光譜儀聯(lián)用繪制含Se固體樣品的標準曲線。

將氦氣從惰性氣體進氣口Ⅰ8通入，控制其流速為800mL/min；將氫氣從氫氣進氣口7通入，控制其流速為400mL/min；開啟交流電源3，放電功率為15w，氦氣在交流電源3的電場的作用下產(chǎn)生等離子體射流；產(chǎn)生的等離子體射流進入至樣品室腔體5的氫氣氛圍中與氫氣作用生產(chǎn)氫等離子體，氫等離子體與固體樣品表面接觸后即可剝離并還原該樣品中的元素形成氣態(tài)物質(zhì)，形成的氣態(tài)物質(zhì)隨氣流從化學蒸氣出氣口6進入至與該裝置相連接的原子熒光光譜儀中進行分析，可得到樣品中的Se元素的熒光信號。分別分析Se含量為0％、0.01％、0.05％、0.1％和0.2％固體樣品中Se元素的熒光信號，并以Se濃度為橫坐標，相應(yīng)的熒光強度值為縱坐標繪制熒光強度值與Se濃度的曲線，如圖4所示。由該圖可知，此方法可用于固體樣品中Se元素的定量分析。

上述實施例中，原子熒光光譜儀的測試條件為檢測器負高壓300V，Se元素高性能空心陰極燈燈電流70mA，屏蔽氣流量1000mL/min，原子化器高度8mm。

實施例5、采用實施例2裝置與原子熒光光譜儀聯(lián)用后在不同條件下分析含0.1％Se的固體樣品，并證明化學蒸氣發(fā)生。

將氦氣從惰性氣體進氣口Ⅰ8通入，控制其流速為800mL/min；將氫氣從氫氣進氣口7通入，控制其流速為300mL/min；將氬氣從惰性氣體進氣口Ⅱ9通入，控制其流速為300mL/min；開啟交流電源3，放電功率為15W，氫氣和氦氣的混合氣在交流電源3的電場的作用下產(chǎn)生氫等離子體射流；產(chǎn)生的氫等離子體射流進入至樣品室腔體5并與固體樣品表面接觸后即可剝離并還原該樣品中的元素形成氣態(tài)物質(zhì)，形成的氣態(tài)物質(zhì)在從惰性氣體進氣口Ⅱ9通入的氬氣作用下從化學蒸氣出氣口6進入至與該裝置相連接的原子熒光光譜儀中進行分析，可得到樣品中的Se元素的熒光信號，如圖5所示。在其他條件不變的情況下，分別在進氣口7通入300mL/min氫氣且開啟交流電源3；進氣口7通入300mL/min氫氣且關(guān)閉交流電源3；進氣口7不通入氫氣且開啟交流電源3；進氣口7不通入氫氣，化學蒸氣出氣口6并聯(lián)通入300mL/min氫氣，且開啟交流電源3這四種條件下，分析樣品中的Se元素。從圖5中四種條件下Se元素的熒光強度分析結(jié)果對比可知，此方法產(chǎn)生的氫等離子體作用于固體樣品表面，其中的Se元素反應(yīng)產(chǎn)生化學蒸氣。

上述實施例中，原子熒光光譜儀的測試條件為檢測器負高壓300V，Se元素高性能空心陰極燈燈電流70mA，屏蔽氣流量1000mL/min，原子化器高度8mm。

上面的示例性實施例旨在幫助示出本發(fā)明，而并非意圖、也不應(yīng)被理解為對本發(fā)明范圍的限制。事實上，除了本文所示出并描述的實例外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，通過本文的全部內(nèi)容(包括下面的實例以及本文所引用的科技文獻)，本發(fā)明的各種改變以及許多其他實施方案是顯而易見的。上面的實例包含其他重要信息、范例以及指導，其在各種實施方案及其等同形式中都可適用于本實用新型的準則。