本發(fā)明涉及激光剝蝕技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大尺寸多通道層流激光剝蝕池。

背景技術(shù)：

激光剝蝕電感耦合等離子體光/質(zhì)譜技術(shù)是最為成功和有效的直接對固體樣品進行元素或同位素分析的技術(shù)之一，該技術(shù)在地球科學、材料科學、生命科學、化學等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。激光剝蝕技術(shù)是由激光器、激光光路、觀察系統(tǒng)、樣品剝蝕及高精度移動系統(tǒng)組成。其基本工作原理是激光器產(chǎn)生的激光經(jīng)過光路聚焦至樣品表面,樣品表面產(chǎn)生的氣溶膠通過載氣傳送至等離子體質(zhì)譜進行分析。激光剝蝕池是分析樣品放置的地方也是激光剝蝕發(fā)生的位置。激光剝蝕池的設(shè)計對氣溶膠的傳輸和元素分餾有著重要的影響。

一般來講，激光剝蝕池體積越小，氣溶膠傳輸速度越快，記憶效應越小。但小體積激光剝蝕池放置樣品數(shù)量有限，需要頻繁換樣，且無法應用于大體積樣品的分析。傳統(tǒng)大體積激光剝蝕池存在的主要問題是氣溶膠傳輸速度慢，記憶效應顯著，且存在嚴重的位置效應。

如何組合大小體積剝蝕池的優(yōu)點是當前激光剝蝕池設(shè)計面臨的一個主要挑戰(zhàn)。目前，不少激光廠家推出了雙體積激光剝蝕池，即在大的激光剝蝕池里面再設(shè)置一個小的剝蝕池，這種設(shè)計一定程度上同時具備了大小剝蝕池的優(yōu)點，但這種剝蝕池操作和控制復雜化，制作成本大幅提高，受到小剝蝕池限制，這種剝蝕池對樣品表面的平整度提出了更高的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的實施例提供了一種在能放置大量樣品的同時，還能克服氣溶膠傳輸速度慢，記憶效應顯著等缺陷，且結(jié)構(gòu)簡單、便于操作的大尺寸多通道層流激光剝蝕池。

本發(fā)明的實施例提供了一種大尺寸多通道層流激光剝蝕池，包括樣品室腔體和樣品座，所述樣品室腔體的上表面和下表面分別設(shè)有氟化鈣窗口框和透射光窗口，所述樣品室腔體的左側(cè)面開設(shè)有樣品放置口，所述樣品座通過所述樣品放置口固定于所述樣品室腔體內(nèi)的中空腔中，所述樣品座具有自其上表面下凹的樣品容納腔，所述樣品座的上表面和左端頸部與所述樣品室腔體密封設(shè)置，所述樣品室腔體的右側(cè)面開設(shè)有多個并列設(shè)置的氣溶膠出氣通道，所述樣品室腔體的左側(cè)面開設(shè)有多個并列設(shè)置的載氣進氣通道，所述氣溶膠出氣通道和所述載氣進氣通道均向內(nèi)延伸與所述樣品容納腔連通。

進一步地，一載氣進氣接頭的一端穿過所述樣品室腔體的前側(cè)面或者后側(cè)面，并與多個所述載氣進氣通道垂直連通，所有載氣進氣通道靠近外界的一端被封堵,以堵阻止載氣外溢。

進一步地，所述載氣進氣通道的數(shù)量為2～5個，所述載氣進氣通道的內(nèi)徑為0.05～0.2mm。

進一步地，所述樣品座的上表面具有樣品座頂部內(nèi)腔密封圈槽，其內(nèi)放置有氟膠o型密封圈，所述樣品座的上表面通過該氟膠o型密封圈與所述樣品室腔體的頂部內(nèi)腔密封。

進一步地，所述樣品座的左端頸部具有樣品座頸部密封圈槽，其內(nèi)放置有氟膠o型密封圈，所述樣品座的左端頸部通過該氟膠o型密封圈與所述樣品室腔體的左端頸部密封。

進一步地，所述樣品室腔體上表面凹設(shè)有氟化鈣窗口框沉槽，所述氟化鈣窗口框的側(cè)邊四周設(shè)有氟化鈣窗口框密封圈槽，其內(nèi)放置有氟膠o型密封圈，所述氟化鈣窗口框的側(cè)邊四周通過該氟膠o型密封圈與所述氟化鈣窗口框沉槽的側(cè)壁密封。

進一步地，所述氟化鈣窗口框沉槽的開口端的一側(cè)邊上設(shè)有多個半圓形沉槽。

進一步地，還包括一氣簾匯集接頭，所述氣簾匯集接頭具有多個與所述氣溶膠出氣通道對接的氣簾槽，所述樣品室腔體的右側(cè)面還設(shè)有一排氣螺絲。

進一步地，所述氣溶膠出氣通道為6～12個,每一所述氣溶膠出氣通道的內(nèi)徑為1～3mm。

進一步地，所述樣品室腔體內(nèi)還設(shè)有二隱形式導流槽，二所述隱形式導流槽對稱的位于多個并列設(shè)置的所述載氣進氣通道的相對兩側(cè)。

本發(fā)明的實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：(1)多個進氣通道同時進氣和多個出氣通道同時出氣的聯(lián)用形成了超速氣體層流，快速有效的將激光剝蝕產(chǎn)生的氣溶膠傳送至氣簾匯集接頭，消除了傳統(tǒng)樣品室內(nèi)側(cè)邊容易產(chǎn)生的氣溶膠渦流，增加了傳送效率，顯著減小位置效應、元素分餾和記憶效應，保證了數(shù)據(jù)分析的可靠性。(2)多個進氣通道同時進氣和多個出氣通道同時出氣的聯(lián)用設(shè)計特別適用于制造大尺寸激光剝蝕池。整體而言，這種設(shè)計組合了大小體積剝蝕池的優(yōu)點：可放置大量樣品,位置和記憶效應小，巧妙的解決了當前激光剝蝕池設(shè)計面臨的一個主要挑戰(zhàn)。如此樣品座的設(shè)計可以放置8個直徑25.4mm的大靶，24個直徑16mm直徑的小靶或4個27×46mm的薄片而沒有明顯位置效應和記憶效應，可顯著減少換樣頻率，提高工作效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明大尺寸多通道層流激光剝蝕池的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的超快速多出口激光剝蝕池中的樣品室腔體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1的超快速多出口激光剝蝕池中的樣品座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1的超快速多出口激光剝蝕池中的氟化鈣窗口框的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖1的超快速多出口激光剝蝕池中的透射光窗口片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖1的超快速多出口激光剝蝕池中的透明樣品座托架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖1的超快速多出口激光剝蝕池中的氣簾匯集接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是圖1的超快速多出口激光剝蝕池中的底板的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地描述。

請參考圖1，本發(fā)明的實施例提供了一種大尺寸多通道層流激光剝蝕池，主要包括：樣品室腔體1，設(shè)于所述樣品室腔體1的樣品座2和氟化鈣窗口框3以及固定所述樣品室腔體1的底板4。

請參考圖1、圖2和圖7，所述樣品室腔體1為中空結(jié)構(gòu)，即內(nèi)部具有中空腔，所述中空腔用于收容所述樣品座。所述樣品室腔體1的上表面和下表面分別設(shè)有氟化鈣窗口框3和透射光窗口，通過所述氟化鈣窗口框3可以觀察所述中空腔內(nèi)的情況，激光可以透過所述透射光窗口進入所述中空腔。圖1結(jié)合圖5和圖6所示，所述透射光窗口包括透射光窗口片9和透明樣品座托架10，所述透明樣品座托架10固設(shè)于所述底板4和透射光窗口片9之間，所述透明樣品座托架10用于將所述透射光窗口片9固定于所述樣品室腔體1的下端。

所述樣品室腔體1的左側(cè)面開設(shè)有樣品放置口16，所述樣品放置口16的開口端設(shè)有倒角15，所述樣品座2通過所述樣品放置口16固定于所述樣品室腔體1內(nèi)的中空腔中。所述樣品室腔體1的右側(cè)面開設(shè)有多個并列設(shè)置的氣溶膠出氣通道13，本實施例中，所述氣溶膠出氣通道13的數(shù)量為6～12個，優(yōu)選為10個。每一所述氣溶膠出氣通道13的內(nèi)徑為1～3mm，優(yōu)選其內(nèi)徑為2mm。所述樣品室腔體1的右側(cè)面還具有一氣簾匯集接頭6，所述氣簾匯集接頭6具有多個與所述氣溶膠出氣通道13對接的氣簾槽24，載氣通過氣簾槽24再進入所述氣簾匯集接頭6，最終進入等離子體質(zhì)譜進行數(shù)據(jù)分析。所述氣溶膠出氣通道13用于將所述中空腔中的氣溶膠匯集于所述氣簾匯集接頭6，使氣溶膠最終被所述氣簾匯集接頭6傳輸走。所述樣品室腔體的右側(cè)面還具有一排氣螺絲7，當放置所述樣品座2時，松開所述排氣螺絲7，將所述中空腔內(nèi)的空氣排出，當所述樣品座2放置到位后，關(guān)閉排氣螺絲7，防止氣溶膠從所述排氣螺絲7流出。

所述樣品室腔體1的左側(cè)面開設(shè)有多個并列設(shè)置的載氣進氣通道12，所述載氣進氣通道12設(shè)置于距離所述樣品室腔體1上表面向下1mm處，所述載氣進氣通道12的內(nèi)徑小于0.5mm，具體為0.05～0.2mm，優(yōu)選其內(nèi)徑為0.15mm。一載氣進氣接頭5的一端穿過所述樣品室腔體1的前側(cè)面或者后側(cè)面，并與所有所述載氣進氣通道12垂直連通，所述載氣進氣通道12的左側(cè)端被環(huán)氧樹脂封堵，使載氣只能從所述載氣進氣通道12的右側(cè)端流出。

所述樣品室腔體內(nèi)還設(shè)有二隱形式導流槽，二所述隱形式導流槽14對稱的位于多個并列設(shè)置的所述載氣進氣通道12的相對兩側(cè)。從所述載氣進氣通道12進入所述中空腔的載氣在二所述隱形式導流槽14的導引作用下，均勻流入所述樣品室腔體內(nèi)，將位于所述樣品室腔體內(nèi)中間和兩側(cè)的所有氣溶膠帶入所述氣溶膠出氣通道13。從而有效的遏制了渦流的產(chǎn)生，降低了記憶效應，提高了測量的準確性。

所述氣溶膠出氣通道13和所述載氣進氣通道12均向內(nèi)延伸與所述中空腔連通。

請參考圖2和圖4，所述樣品室腔體1上表面向下凹設(shè)有氟化鈣窗口框沉槽17，所述氟化鈣窗口框3的側(cè)邊四周設(shè)有氟化鈣窗口框密封圈槽22，其內(nèi)放置有氟膠o型密封圈，所述氟化鈣窗口框3的側(cè)邊四周通過該氟膠o型密封圈與所述氟化鈣窗口框沉槽17的側(cè)壁密封。所述氟化鈣窗口框3安裝有氟化鈣窗口片21，所述氟化鈣窗口片21的厚度為0.4～1mm，其光透過率在90％以上，有助于減小激光剝蝕能量的損失。所述氟化鈣窗口框3大致為長方形。

所述氟化鈣窗口框沉槽17的開口端的一側(cè)邊上設(shè)有多個半圓形沉槽11，優(yōu)選所述半圓形沉槽11數(shù)量為兩個，兩個所述半圓形沉槽11主要用于方便拆卸或者更換所述氟化鈣窗口片21，從而方便對所述氟化鈣窗口框3的進行維護和清洗。

請參考圖1和圖3，所述樣品座2具有自其上表面下凹的樣品容納腔，所述樣品容納腔用于容納樣品。所述樣品容納腔處于所述氟化鈣窗口框3的正下方，透過所述氟化鈣窗口框3可以觀察到所述樣品容納腔內(nèi)的情況。

所述樣品座2的上表面具有樣品座頂部內(nèi)腔密封圈槽20，所述樣品容納腔被所述樣品座頂部內(nèi)腔密封圈槽20圈圍，位于所述樣品座頂部內(nèi)腔密封圈槽20的內(nèi)側(cè)。所述樣品座頂部內(nèi)腔密封圈槽20內(nèi)放置有氟膠o型密封圈，所述樣品座2的上表面通過該氟膠o型密封圈與所述樣品室腔體1的頂部內(nèi)腔密封。

所述樣品座2的左端頸部具有樣品座頸部密封圈槽19，其內(nèi)放置有氟膠o型密封圈，所述樣品座2的左端頸部通過該氟膠o型密封圈與所述樣品室腔體1的左端頸部密封。

所述樣品座2的左端頸部和其上表面采用密封圈槽并安裝氟膠0型密封圈的設(shè)計，使其通入的載氣不會流向兩側(cè)只能流入所述氣簾匯集接頭6，減小了剝蝕池的有效體積。所述超快速多出口激光剝蝕池的右側(cè)端加入了排氣螺絲7，當換樣時松開所述排氣螺絲7，換樣過程混入的空氣可快速從所述排氣螺絲7排出，避免了常規(guī)繁瑣耗時的排氣流程和混入空氣導致的儀器熄火問題，顯著提高了工作效率。

請參考圖1和圖3，所述超快速多出口激光剝蝕池還包括圓頭手柄8，所述樣品座2的左側(cè)面開設(shè)有與所述圓頭手柄8配合的圓頭手柄螺絲孔118。所述圓頭手柄8通過所述圓頭手柄螺絲孔118固定于所述樣品座2，通過拉動所述圓頭手柄8，可以輕松的將所述樣品座2從所述樣品室腔體1中取出。

請參考圖8，所述底板4通過m3平頭螺絲孔與所述樣品室腔體1底部相對應位置螺絲孔固定，所述底板4大致為長方形，放置在激光剝蝕系統(tǒng)的移動滑臺上。

本發(fā)明的實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：本發(fā)明的一種超快速多出口激光剝蝕池，其上的樣品室腔體1的右側(cè)面開設(shè)有多個并列設(shè)置的氣溶膠出氣通道13，能同時傳輸激光剝蝕池中間和邊角的氣溶膠，從而能夠有效的遏制因產(chǎn)生的渦流而出現(xiàn)的較嚴重的元素分餾和記憶效應，通過提高氣溶膠的傳輸速率來提高分析結(jié)果的準確性。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中以及零部件相互之間的位置來定義的，只是為了表達技術(shù)方案的清楚及方便。應當理解，所述方位詞的使用不應限制本申請請求保護的范圍。

在不沖突的情況下，本文中上述實施例及實施例中的特征可以相互結(jié)合。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。