样品原子化器和样品分析系统的利记博彩app

文档序号:10170703阅读:982来源:国知局
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【技术领域】
[0001] 本发明总体上设及通过雾化(nebulization)和暴露于等离子体W使样品材料原 子化,其可进行用于电子激发和/或电离样品材料W备分析。
【背景技术】
[0002] 某些分析仪器要求使液体样品雾化(汽化),即转变为气雾(细小的喷雾或薄 雾),然后分解成原子W备分析。因此,雾化器(典型地,气动辅助的)常常是发光光谱仪 (0ES,也称为原子发射光谱仪或AE巧或质谱仪(M巧的样品引入系统的一部分。来自雾化 器的气雾导入由常常配置成流经过的喷嘴的等离子体源所生成的等离子体羽。等离子体典 型地是电感禪合等离子体(I(P)或微波诱导等离子体(MIP)。暴露于等离子体使样品分子 分解为原子。
[0003] 在等离子体中,样品原子重复地失去电子(被电离)并与电子重新组合。在此过 程期间,原子W它们的元素特性的波长特征发射电磁福射(光)。在OES中,运种光通过光 学器件集中和聚焦并导向至分析仪,分析仪例如可W包括衍射光栅。分析仪在光谱上将光 分解成其成分波长,使光在每个波长上的强度(波长的各自丰度)能够由光学检测器加W 测量。于是OES系统将运样获取的数据呈现为原子发射线的谱。每条线的强度指示样品的 对应元素的浓度(consentration)(丰度)。
[0004] 在MS中,样品原子的离子从等离子体源中抽取并作为离子束导向至质量分析仪。 质量分析仪施加时变电场或电场和磁场的组合W基于不同类型离子的质量-电荷(m/z) 比在光谱上分解运些不同类型的离子,使离子检测器能够对给定m/z比的每类离子进行计 数。然后MS系统将运样获取的数据呈现为质谱(m/z比)峰(m/z比的各自丰度)的谱。每 个峰的强度指示样品的对应元素的浓度(丰度)。
[0005] 一般而言,各种类型的分析雾化器、等离子体源、OES仪器和MS仪器的结构和操作 对于本领域技术人员而言是已知的,因此运里仅在必要时进行简要描述W便理解所公开 的主题。
[0006] 除了分析物(对其寻找数据的样品原子或离子)之外,液体样品可W包含高浓度 的溶解盐(例如,诸如海水样品中的金属盐)或全溶解固体(TDS)。在气体辅助雾化器中将 液体样品转变成液滴的过程期间,盐或溶解固体可W从溶液中沉淀下来并积聚在雾化器的 任一口,样品材料流经该口,该口例如是雾化器的流出口。随着时间推移,更多的沉淀物形 成并最终堵塞流出口或其它口,并且雾化器停止工作,结果中断了相关联的分析系统的操 作。一旦检测到堵塞,系统的操作员必须关闭系统并移走雾化器去清洗。
[0007] 作为示例,气体辅助的雾化器常常具有同屯、的配置,在该配置中,大量液体样品流 经中屯、管(或毛细管)并且雾化气(例如氣、氮等)流经围绕中屯、管的外管。在中屯、管的 出口形成弯月面,大量液体样品从出口离开。当弯月面变得足够大时,弯月面的表面暴露于 通过中屯、管的出口流动的气体。当气体的力量足够强大并且弯月面的表面足够大到克服液 体的表面张力时,液滴从弯月面拉出。诸如运一类型的传统雾化器具有提供其中液体停滞 且不暴露于通过中屯、管出口流动的气体的位置的特征。随着时间推移,液体中盐或溶解固 体的浓度可W增加至盐或溶解固体从溶液中沉淀的点。一旦运一过程开始,沉淀形成增加 并最终将出现堵塞。
[0008] 一种最小化堵塞的方式是稀释液体样品并由此降低盐或固体的浓度,例如像是在 美国专利号7671329中所描述的那样,其内容的整体通过引用的方式并入在本文中。然而, 稀释可能降低所获取的测量信号并减小光谱仪或其它分析仪器的灵敏度。
[0009] 因此,需要W不要求稀释液体样品的方式最小化堵塞的分析雾化器、样品原子化 器及相关联系统。 【实用新型内容】
[0010] 为了全部或部分解决前述问题和/或可能已被本领域技术人员发现的其它问题, 本公开提供通过示例方式在W下阐述的各实施方案中描述的方法、处理、系统、设备、仪器 和/或装置。
[0011] 根据一个实施例,一种用于从液体样品中产生气雾的方法包括:提供雾化器,该雾 化器包括终止于第一雾化器出口的第一雾化器管和同轴围绕第一雾化器管并终止于第二 雾化器出口的第二雾化器管;使载气流经第二雾化器管;使液体样品流经第一雾化器管, W使液体样品变得在载气中被带走且分解成液滴而形成气雾;使气雾从第二雾化器出口流 出,其中第一雾化器出口包括睹变边缘,在该边缘处,第一雾化器管的内径基本等于第一雾 化器管的外径,使得睹变边缘防止来自液体样品的沉淀物积聚在第一雾化器出口。
[0012] 根据另一实施例,液体样品包括高浓度的溶解盐或溶解固体材料,其中睹变边缘 防止盐或固体材料的沉淀物积聚在第一雾化器出口。
[0013] 根据另一实施例,用于原子化液体样品的方法包括:根据运里公开的方法中的任 一方法产生气雾;生成等离子体;将气雾注入等离子体。
[0014] 根据另一实施例,用于原子化液体样品的方法包括:雾化液体样品W产生气雾,途 径是使载气流经雾化器,并使液体样品流经雾化器使得液体样品变得在载气中被带走且分 解成液滴W形成气雾,其中:雾化器包括终止于第一雾化器出口的第一雾化器管和同轴围 绕第一雾化器管并终止于第二雾化器出口的第二雾化器管的雾化器;使液体样品流经第一 雾化器管,使载气流经第二雾化器管,并且气雾从第二雾化器出口发出;第一雾化器出口包 括睹变边缘,在该边缘处,第一雾化器管的内径基本等于第一雾化器管的外径,使得睹变边 缘防止来自液体样品的沉淀物积聚在第一雾化器出口;并且进一步包括:生成等离子体; 将气雾注入等离子体。
[0015] 根据一些实施例,生成等离子体包括生成电感禪合等离子体或微波诱导等离子 体。
[0016] 根据另一实施例,用于分析液体样品的方法包括:根据运里公开的方法中的任一 方法原子化液体样品W产生样品原子;测量样品原子的属性。
[0017] 根据另一实施例,样品原子包括:雾化器,该雾化器包括:第一雾化器管,其限定 第一流体路径,并且包括内径、外径和第一雾化器出口,第一雾化器出口包括所述内径基本 等于所述外径的睹变边缘;第二雾化器管,其同轴地围绕所述第一雾化器管,并限定环形横 截面的第二流体路径,第二雾化器管包括第二雾化器出口,其定位为使得所述第一流体路 径并入所述第二流体路径。所述样品原子化器还包括:等离子体源,其包括与所述第二雾化 器出口连通的样品入口、等离子体形成气体入口、配置成用于在等离子体源中生成等离子 体的能量源。
[0018] 根据一些实施例,所述雾化器可W配置为气体动态虚拟喷管。
[0019] 根据另一实施例,样品分析系统包括:根据本文公开的实施例中的任一实施例的 样品原子化器;配置成从通过所述样品原子化器产生的样品原子获取数据的分析仪器。
[0020] 在一些实施例中,所述分析仪器是或包括光谱仪,例如质谱仪或发光光谱仪。
[0021] 对于本领域技术人员而言,一旦研究了下面的附图和【具体实施方式】,本发明的其 它装置、设备、系统、方法、特征和优点将变得清楚明白。旨在所有运种另外的系统、方法、特 征和优点都包括在本说明书内、本发明的范围内、并受所附权利要求的保护。
【附图说明】
[0022] 本发明通过参考下面的附图将会更好地得到理解。附图中的组成部分不一定按比 例,而是重点置于说明本发明的原理。在附图中,贯穿不同的视图,同样的附图标记指代对 应的部分。
[0023] 图1是具有已知同屯、配置的传统雾化器的示例的末梢(尖端)部分的示意性横截 面视图。
[0024] 图2是根据本公开的一些实施例的雾化器的示例的末梢(尖端)部分的示意性横 截面视图。
[00巧]图3是根据一些实施例的样品分析系统的示例示意性视图。
[0026] 图4是根据一些实施例的等离子体源的示例的横截面视图。
【具体实施方式】
[0027] 在本公开的上下文中,为了方便起见,术语"液体"涵盖溶液,还涵盖固体颗粒存在 于液体中的悬浮液。
[0028] 在本公开的上下文中,术语"原子化"是指将分子分解为原子。"原子化"液体样品 需要雾化液体样品W形成气雾,然后将气雾暴露于等离子体。
[0029] 在本公开的上下文中,"液体样品"包括液体基质(matrix)中溶解或否则携载的一 种或多种不同类型的感兴趣的分析物(例如金属)。液体基质可W是或包括水和/或其它 溶剂,诸如盐和/或全溶固体(TD巧之类的可溶材料,并还可W包括不是分析兴趣的其它化 合物。
[0030] 在本文公开的某些实施例中,液体样品可W包括高浓度的溶解盐和/或TDS。一般 地,"高"浓度是指溶解盐和/或TDS的浓度足够高W导致分析雾化器(特别是作为发光光 谱仪(OE巧或质谱仪(M巧系统的一部分操作的雾化器)在正常操作期间的堵塞。高浓度 的一个示例(并非限制本文所公开主题的宽泛的各方面)是1000 ppm或更高的溶解盐和/ 或TDS的浓度。在另一示例中,海水具有约4%的盐浓度。
[0031] 图1是具有已知同屯、配置的传统雾化器100的示例的末梢(尖端)部分的示意性 横截面视图。雾化器100包括:中
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