專利名稱：：用于原子吸收和發(fā)射光譜法的大氣壓容性耦合等離子體霧化器的制作方法本申請(qǐng)涉及用于產(chǎn)生大氣壓等離子體和對(duì)一些小的、分立的樣品體進(jìn)行原子吸收和發(fā)射分析的新的方法和設(shè)備。在過去20年中，電感耦合等離子體光發(fā)射光譜學(xué)(ICP-OES)已經(jīng)在元素分析中起了重要的作用。ICP-OES具有超過其他各種原子方法的若干特殊的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)包括同時(shí)多元素能力，相對(duì)地免于各種化學(xué)干擾，各種低的檢測(cè)極限，以及大的線性動(dòng)態(tài)范圍。最近幾年，ICP也已經(jīng)被用作多元素原子熒光光譜測(cè)定法(AFS)的光源(見A.Montaser和V.A.Fassel，Anal.Chem，1979，48，1490以及D.R.Demers，Spectrochim.Acta，1985，40B，105)和質(zhì)譜測(cè)定法的等離子源(ICP-MS)(見R.S.Houk，V.A.Fassel，G.D.Flesch，H.J.Svec，A.L.Gray和C.E.Talor，Anal.Chem.，1980，52，2283以及A.L.Gray，Spectrochim.Acta，1985，40B，1525)。然而，至今ICP還未成功地用作原子吸收光譜測(cè)定法(AAS)霧化器。Wendt和Fassel(R.H.Wendt和V.A.Fassel，Anal.Chem.，1966，38，337)，Greenfield等人(S.Greenfield，P.B.Smith，A.E.Breeze和N.M.D.Chilton，Anal，Chim.Acta，1968，41，385)，以及Veillon和Margoshes(C.Veillon和M.Margoshes，Spectrochim，Acta，1968，23B，503)已經(jīng)研究了作為AAS的原子容器的ICP的各種特性。此外，Magyar和Aeschbach(B.Magyar和F.Aesch-bach，Spectrochim.Ac+a，1980，35B，839)已經(jīng)研究了把ICP用于AAS的理論含意。他們得出結(jié)論，ICP提供了這樣一些靈敏度，它們是使用火焰時(shí)所呈現(xiàn)的靈敏度的1/10?？梢园袸CP-AAS的這種比較低的靈敏度歸因于若干因素。為了使ICP運(yùn)行、需要比較高的承載氣體流率，而這起到稀釋取樣原子的作用。對(duì)于AAS來說，ICP中的吸收容積不是最佳的，更具體地說，吸收通道的長度是比較短的，而這和帶有懸浮粒的氣體的高傳輸速率結(jié)合起來就意味著各被分析物原子在該吸收容積中的停留時(shí)間是短的。此外，傳統(tǒng)的AAS主要利用原子的各種諧振譜線，但在ICP中，高溫促使產(chǎn)生各種離子形式。盡管有這些因素，等離子體氣氛仍然給出若干特殊的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)暗示對(duì)于各種原子吸收測(cè)量方法來說，等離子體氣氛可能會(huì)提供若干超過各種火焰和石墨燃燒室的優(yōu)點(diǎn)。比較高的溫度促進(jìn)完全的氣化和離解作用，從而有助于控制各種化學(xué)干擾。此外，各種射頻(RF)等離子體是比較穩(wěn)定和易于控制的?？梢酝ㄟ^控制輸入到該等離子體的功率來控制原子容器的溫度(并且因此而控制了吸收體的各種特性)。還有，因?yàn)榭梢杂酶鞣N氣體(例如氬、氦、氮、氫等)來操縱等離子體，所以可以把這種氣相化學(xué)過程和現(xiàn)象與各種產(chǎn)生能量的作用過程分開來控制。最后，可以通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)用于把射頻功率耦合到等離子體中的各外部電極，來控制等離子體的形狀和范圍。Barnes等人的美國專利第4，556，318號(hào)公開了一種光譜分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含用于把取樣材料激勵(lì)到用于分析的原子態(tài)的電感耦合等離子體裝置。本發(fā)明公開了新穎的大氣壓力容性耦合射頻等離子體放電裝置和方法。它們適合于對(duì)一些小的、分立的取樣體(1-50微公升)進(jìn)行原子吸收和發(fā)射分析。可以在非常低的射頻(RF)輸入功率下(30-600瓦)(這種功率電平考慮到各種原子諧振吸收譜線測(cè)量法的各種最佳條件)操縱等離子體。可以借助電熱鉭片汽化器來把樣品引入等離子體中?？梢詥为?dú)地控制氣化和霧化離解各步驟。被分析物的吸收發(fā)生在等離子體放電中，其特征在于長的通道長度(10-15厘米)以及低的承載氣體流率(0.2至6升/每分鐘)，這兩者保證了比較長的停留時(shí)間。對(duì)于銀分析法，最佳射頻功率可以在100瓦和200瓦之間、而最佳承載氣體流率可以是約0.6升/每分鐘。該裝置顯示一些線性的校準(zhǔn)曲線，并且提供在3.5至40微微克范圍內(nèi)的各種靈敏度。本發(fā)明還以一種新型的低功率射頻等離子體炬和樣品引入系統(tǒng)為目標(biāo)，該系統(tǒng)主要是為原子吸收光譜法設(shè)計(jì)的，但對(duì)于發(fā)射光譜法也是有用的。該等離子體炬工作在大氣壓力和各種非常低的承載氣體流率的條件下，并利用容性功率耦合，以形成所述等離子體。通過使用一種電加熱的鉭片達(dá)到把樣品引入等離子體中的目的。用這樣的方法把樣品的氣化和霧化步驟分開，因而可以獨(dú)立地使每個(gè)步驟最佳化。所述放電具有一種長通道長度的管狀幾何形狀(這是因?yàn)楦鞣N原子吸收測(cè)量方法設(shè)計(jì)的)，并且，這個(gè)特點(diǎn)連同所述低承載氣流率一起，將使被分析物的停留時(shí)間達(dá)到最大值。所述等離子體是自行引發(fā)的，不需要點(diǎn)火系統(tǒng)。一根內(nèi)徑小于1.5毫米的毛細(xì)管避免了該等離子體通向鉭片汽化器。在該裝置中，樣品引入方法可以是經(jīng)由陰極濺射電弧、各種電弧或電火花、石墨燃燒室或氫化生成法的。本發(fā)明是指一種產(chǎn)生和維持大氣壓等離子體的方法的，該方法包括利用一種細(xì)長的、安裝著各容性電極的等離子體容納體，所述各電極至少圍繞著該等離子體容納體的一部分，所述各電極是與等離子體電絕緣的。在該方法中，可以用在30至600瓦范圍內(nèi)的射頻輸入功率來使所述等離子體運(yùn)行?？梢杂昧鲃?dòng)的氣體來承載該等離子體。所述承載氣體可以選自包括氬、氦、氮、氫、空氣中的某一類以及這些氣體混合體的特定組合。可以用大約以0.1升/每分鐘和10升/每分鐘的速率流動(dòng)的氣體來承載該等離子體。借助本方法，通過把樣品引入所述等離子體容納體中，可以對(duì)該樣品進(jìn)行原子吸收或發(fā)射分析。可以借助承載氣體把該樣品引入等離子體中。樣品的汽化可以用汽化器來進(jìn)行。該汽化器可以是一種電熱鉭片汽化器。樣品的量值可以在大約1微升至50微升之間。本發(fā)明還針對(duì)一種用于產(chǎn)生和維持大氣壓等離子體的裝置，該裝置包括(a)用于容納等離子體的細(xì)長裝置;(b)兩個(gè)與射頻功率源連接的、與該等離子體電隔離并至少包圍所述細(xì)長裝置的一部分的電極裝置。在該裝置中，所述細(xì)長裝置可以是一個(gè)由高熔點(diǎn)的電絕緣材料構(gòu)成的部件。在該裝置中，該細(xì)長裝置可以是一根石英管，而所述兩個(gè)電極裝置可以是安置在該石英管兩側(cè)的一對(duì)細(xì)長的電極。在該裝置中，連接到直流電源并安置在冷等離子體承載氣體輸送室中的樣品支承裝置可以與細(xì)長的等離子體容納裝置連通。該樣品支承裝置可以是一種鉭片，該鉭片連接到安裝在水冷套中的一對(duì)支架。該輸送室可以具有一個(gè)承載氣體入口。在該裝置中，可以在所述石英管上形成一個(gè)樣品引入口?？梢园咽⒐芎洼斔褪野础癟”形結(jié)構(gòu)形式連接在一起，而該輸送室構(gòu)成“T”形的柄。用于容納等離子體的細(xì)長裝置可以具有在其上的、延伸在兩電極裝置之間的各鰭狀物，用于將兩個(gè)電極隔開，防止在它們之間發(fā)生放電。各本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是無論如何不應(yīng)當(dāng)把它們當(dāng)作對(duì)本發(fā)明范圍的限制和約束。在這些附圖中圖1描繪容性耦合等離子體和取樣系統(tǒng)的簡圖;圖1A描繪容性耦合等離子體放電管的端視圖;圖2描繪實(shí)驗(yàn)裝置的示意方塊圖;圖3描繪從容性耦合等離子體得到的、已分辨的吸收和發(fā)射信號(hào)的時(shí)間曲線圖;圖4描繪用氬氣作為承載氣體的容性耦合等離子體的背景發(fā)射光譜;圖5描繪用氦氣作為承載氣體的容性耦合等離子體的背景發(fā)射光譜;圖6描繪氬-容性耦合等離子體和氦-容性耦合等離子體在指定的波長范圍內(nèi)的透射比;圖7描繪射頻輸入功率的變化對(duì)AgI328.1毫微米譜線的吸收率的影響;圖8描繪承載氣體流率對(duì)AgI328.1毫微米譜線的吸收率的影響;圖9描繪用于AgI328.1毫微米譜線的校準(zhǔn)曲線;圖10描繪適合于安裝在普通原子吸收分光光度計(jì)中的、容性耦合等離子體和取樣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式的透視圖;圖11a和圖11b分別描繪電極與管子結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖和端視圖，其中，為了避免在所述各電極之間放電，所述管子在各電極之間具有檔鑷⒆次鎩圖1中給出裝置2的簡圖。就其功能來說，裝置2由兩部分構(gòu)成，這兩部分是容性耦合等離子體(CCP)放電管4和鉭片電熱汽化樣品引入系統(tǒng)6。由兩部分組成的主體是由石英玻璃構(gòu)成的，而由細(xì)頸部8并接這兩部分，以構(gòu)成一個(gè)T形裝置。等離子體9裝在長20.0厘米、內(nèi)徑0.4厘米和外徑0.6厘米的石英管10中。使用兩片長18.0厘米，寬0.5厘米的不銹鋼片12把功率耦合到等離子體中，這些不銹鋼片設(shè)置在石英管10的外壁的兩側(cè)，并且與該外壁接觸(見端視圖1A)。不銹鋼電極12連接到射頻功率源(圖1中未示出、見圖2)。已經(jīng)使用一個(gè)固定頻率的27.18兆赫的射頻源和一個(gè)125至375千赫的可調(diào)頻率的射頻源來驅(qū)動(dòng)等離子體9?，F(xiàn)已證明當(dāng)射顧功率在30至600瓦范圍內(nèi)時(shí)，能夠維持一個(gè)穩(wěn)定的等離子體9。利用石英容器的主體6側(cè)壁上的入口14導(dǎo)入等離子體承載氣體。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣體流率在0.2至6升/分鐘范圍內(nèi)時(shí)，將引起放電?，F(xiàn)已利用各種承載氣體、包括氬、氦以及它們與氮、氫和空氣的混合物來維持等離子體9。利用固定在兩根銅棒導(dǎo)體18〔它們連接到電熱霧化器的電源(未示出)〕上的鉭片16來達(dá)到樣品汽化的目的。帶有進(jìn)水口22和出水口24的水冷套20環(huán)繞著各電極18。利用微型玻璃吸管，經(jīng)由兩個(gè)毛玻璃錐形入口26之一，把各樣品放在鉭片汽化器16上。樣品的數(shù)量在1微升至50微升范圍內(nèi)變化。圖2中用示意圖概述了實(shí)驗(yàn)裝置，并且在后面的表Ⅰ中提供了所用設(shè)備的細(xì)節(jié)。在PT-2500型焰炬盒內(nèi)部建立所述CCP放電。兩系統(tǒng)的使用情況如下當(dāng)使用系統(tǒng)1時(shí)，通過把輔助線圈29插入通常的ICP負(fù)載圈中，把功率耦合到CCP2。輔助線圈29的各引線連接到兩片不銹鋼片電極12。當(dāng)使用系統(tǒng)2時(shí)，不銹鋼片12直接連接到射頻發(fā)生器30的輸出端。利用表Ⅰ中概述的兩個(gè)射頻功率源來驅(qū)動(dòng)所述CCP。但是利用系統(tǒng)1集中了本發(fā)明所公開的所有成果。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)證明當(dāng)使用約100瓦射頻功率時(shí)，該CCP立即自動(dòng)點(diǎn)火，所以不需要等離子體點(diǎn)火系統(tǒng)(忒斯拉線圖)。使用一個(gè)25厘米焦距的石英玻璃透鏡31，以便使空心陰極燈(HCL)32聚焦在所述CCP管的中部(物距50厘米)，并且使用一個(gè)10厘米焦距的石英玻璃透鏡34，以便使所述HCL和CCP在單色儀36的輸入縫上成象(物距和象距分別是27厘米和17厘米)。在該CCP放電的每個(gè)端部設(shè)置一塊具有0.4厘米孔的不銹鋼片(未示出)，以便減少未被吸收的HCL輻射量、從而減小到達(dá)所述輸入縫的等離子體本底。通過監(jiān)視來自前置放大器38和鎖定放大器40的輸出信號(hào)，能夠同時(shí)測(cè)定在CCP放電中的被分析物吸收的譜線和從中發(fā)射的譜線。利用如下步驟進(jìn)行所有吸收測(cè)量。經(jīng)由石英體側(cè)壁上的入口把2至5微升水化的樣品放在鉭片16上。在此步驟，等離子體是熄滅的。使該樣品脫水和灰化。在灰化步驟結(jié)束時(shí)，點(diǎn)燃等離子體。于是該樣品被原子化。在整個(gè)原子化操作過程中收集數(shù)據(jù)。在每個(gè)原子化操作周期之后，對(duì)該霧化器進(jìn)行記憶效應(yīng)方面的試驗(yàn)。利用Fisher1000ppm原子吸收標(biāo)準(zhǔn)制定所有分析標(biāo)準(zhǔn)。利用1%HNO3(按體積計(jì))稀釋各種溶液。1%HNO2溶液用作試劑坯料。表Ⅰ實(shí)驗(yàn)設(shè)備和運(yùn)行條件等離子體系統(tǒng)1.由Plasma-Therm(Kree-功率源Son，N.J.)，HFP-2500F射頻發(fā)生器，AMN-2500E自動(dòng)匹配網(wǎng)絡(luò)，APCS-3自動(dòng)功率控制系統(tǒng)和PT-2500焰炬盒構(gòu)成的Perkin-ElmerICP5500系統(tǒng)系統(tǒng)2.EINPowerSystemsInc.(Rochester，N.Y.)HPG-2型射頻功率源·頻率125千赫至375千赫;輸出功率0-200瓦。表Ⅰ(續(xù))實(shí)驗(yàn)設(shè)備和運(yùn)行條件樣品汽化具有中心凹坑的1.5厘米×0.5厘米鉭片，電源VarianCRA-61型，正常操作周期脫水-105℃，60秒;灰化-600℃，1.5秒;原子化-2000至3700℃，2秒。分光計(jì)schoeffel-Mcpherson(Acton，MA)270型，0.35mCzerny-Turner支架掃描單色儀(具有600線/毫米全息光柵)。倒易線性色散大約是40埃/毫米長縫把輸入縫和出射縫調(diào)到50微米空心陰極使用國產(chǎn)電子調(diào)制電源為各空心陰極燈泡(HCL)供電。調(diào)制頻率-250赫，占空比為50%。各燈泡工作在正常工作電流。檢測(cè)器電使用國產(chǎn)前置放大器放大來自Hammatsu子設(shè)備R955光電倍增管(PMT)的光電流、然后把它饋送到PrincetonAPPliedResearch121型鎖定放大器。用表Ⅰ(續(xù))實(shí)驗(yàn)設(shè)備和運(yùn)行條件McphersonEU-42A型PMT電源為該光電倍增管供電。數(shù)據(jù)采集用一臺(tái)TulsaComputers(Owasso，OK)TelexIBM-At12.80型兼容計(jì)算機(jī)來采集數(shù)字式數(shù)據(jù)，該機(jī)備有用RCComputerscope軟件包驅(qū)動(dòng)的RCElectronics(SantaBar-bara，CA)ISC-16型模/數(shù)變換器。用一臺(tái)Servo-corder210圖形記錄儀來獲得模擬數(shù)據(jù)。已經(jīng)指出，當(dāng)射頻功率一加到所述放電管，就能產(chǎn)生Ar-CCP。該等離子體發(fā)出蘭光，并充滿放電管10。但不進(jìn)入汽化室，在等離子體與鉭片16之間也未觀察到任何起弧現(xiàn)象。該等離子體看來是穩(wěn)定的，沒有任何可察覺的閃爍或調(diào)制，并均勻地充滿所述放電管。當(dāng)承載氣體流率小于4升/分鐘時(shí)，等離子體存在于放電管10內(nèi)部;但是當(dāng)承載氣體流率超過4升/分鐘時(shí)，可以看到從該放電管每一端發(fā)出的小的等離子體射流。當(dāng)含有較高濃度的鋰的樣品汽化時(shí)，可以觀察到鋰發(fā)射的紅色的光帶從T形的接頭沿著放電管10的每個(gè)分支的長度方向移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)還證明依靠純氦或Ar-H2、Ar-N2、Ar-air、He-H2、He-N2或He-air各種混合氣體來使裝置2運(yùn)行是不困難的。把H2、N2和空氣加到氬承載氣體中是考慮到調(diào)節(jié)等離子體中的各種激勵(lì)條件，從而使所述放電能夠形成或咧行緣摹⒒蛘哐躉?、或者还原碘c鍘？梢栽ち希雜誚徊槳迅米爸糜糜誆煌嘈偷難罰飧鎏氐憬っ魘欠淺Ｓ杏玫?。例燃偓可裔jü褂肁r-H2混合氣體來建立一種還原氣氛。這應(yīng)當(dāng)有助于用這種放電的方式來控制各種高熔點(diǎn)氧化物的形成。圖3中提供從該CCP獲得的、已分辨的吸收和發(fā)射的典型的時(shí)間信號(hào)。為了記錄這些信號(hào)，把0.1毫微克銀引入到鉭片16上，使它汽化而引起氬等離子體放電、從而測(cè)得對(duì)AgI的328.1毫微米譜線的發(fā)射和吸收。所用的功率是125瓦，而承載氣體的流率是0.6升/分鐘。以毫秒為單位標(biāo)出刻度的時(shí)間軸的原點(diǎn)對(duì)應(yīng)于原子化操作周期的起點(diǎn)。垂直(信號(hào))軸的單位是任意的。發(fā)射信號(hào)上的明顯的噪聲來自被調(diào)制的空心陰極燈泡。約0.6秒后各信號(hào)開始出現(xiàn)，并且在最初出現(xiàn)之后持續(xù)了約0.6秒。對(duì)于吸收和發(fā)射兩者、下面的本底都是比較平坦的，顯然沒有受到所述汽化步驟的影響。圖4和5中分別提供在200瓦射頻功率下，在200至450毫微米波長范圍內(nèi)記錄到來自Ar-ccp和He-CCP的本底發(fā)射。在這兩種等離子體中，主要的光譜特點(diǎn)是波長在280至285毫微米范圍內(nèi)和302至317毫微米范圍的OH發(fā)射以及波長在215至272毫微米范圍內(nèi)的NO發(fā)射。圖6中記錄了在200瓦射頻功率下，在200至380毫微米波長范圍內(nèi)的Ar-CCP和He-CCP的透射率。通過使用一個(gè)氘(D2)燈、并測(cè)量各10毫微米波長范圍的寬帶透射率(%T)來記錄圖6中的數(shù)據(jù)。兩種等離子體的透射率都隨著波長的增加而下降。在所述波長范圍內(nèi)，He-CCP的透射率大于95%，而Ar-CCP的透射率大于85%。在一篇文獻(xiàn)中(M.W.Blades和B.L.Caughlin，Spectrochim.Acta，1985，40B，579)使用上述方法測(cè)量了鐵原子的激勵(lì)溫度。把一片鐵絲的切片從所述“T”形的接頭處引入等離子體中，以形成一個(gè)鐵原子源。安裝一些聚光的光學(xué)部件，以便使所述放電中心區(qū)成象在單色儀的輸入縫上。在該測(cè)量中使用了來自由7條FeI譜線(在370至385毫微米波長范圍內(nèi)，覆蓋從27000至35000cm-1的能量范圍)組成的一組譜線的發(fā)射。所述的各譜線與上述M.W.Blades等人的參考文獻(xiàn)中所概述的相同。使用備有線性光電二極管陣列的20611-meter型單色儀〔Schoeffel-Mcpherson(Acton，MA)〕來進(jìn)行該項(xiàng)測(cè)量。在另一處(見Z.H.Wal-ker和M.W.Blades，Spectrochim.Acta，1986，41B，761)已描述了上述整個(gè)系統(tǒng)。在400瓦的射頻輸入功率和0.6升/分鐘的承載氣體流率的條件下測(cè)量了所述溫度。線性回歸斜率溫度表明，在該功率下溫度是(3960±300)°K，另外兩名共同發(fā)明人以前已經(jīng)對(duì)低流率、低功率ICP系統(tǒng)測(cè)得FeI的激勵(lì)溫度，并且在400瓦的射頻功率下得到4000°K的溫度(見L.L.Burton和M.W.Blades，Appl.Specrose.，1986，40，265)。對(duì)于ICP，還發(fā)現(xiàn)該溫度與功率具有近似的線性關(guān)系。對(duì)100瓦的情況使用外推法推斷，可以認(rèn)為在該功率下溫度應(yīng)當(dāng)是大約3000-3500°K，這個(gè)溫度范圍與在N2O乙炔火焰中得到的相同。在0.6升/分鐘的承載氣體流率的條件下研究了射頻輸入功率的變化對(duì)AgI的328.1毫微米譜線的吸收率的影響。圖7中給出了在50-500瓦功率范圍內(nèi)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)證明對(duì)于該譜線，最佳射頻功率是在100瓦至200瓦之間。在50瓦功率處，吸收率下降到0;而當(dāng)功率大于200瓦時(shí)，吸收率一直下降、直至400瓦處吸收率接近于0。人們認(rèn)為，在功率刻度的低端，各種未離解的氣相分子的形成降低了靈敏度，而在功率刻度的高端，銀離子的形成降低了靈敏度。圖8中描述了在150瓦的射頻功率的條件下承載氣體流率的變化對(duì)AgI的328.1毫微米譜線的吸收率信號(hào)的影響。承載氣體在PPC放電的運(yùn)行中起著雙重的作用。首先，它起一種把被分析物的蒸汽帶入放電管中的作用;其次，它支承著放電體本身。因此，傳輸速率的變化以及由此引起的停留時(shí)間的變化，都影響被分析物吸收率的響應(yīng)曲線;同時(shí)，當(dāng)承載氣體流率變化時(shí)等離子體特性的變化也影響該響應(yīng)曲線。從圖8中可以看到，當(dāng)承載氣體流率等于0.6升/分鐘時(shí)獲得最大吸收率。在較高或較低的承載氣體流率下，吸收率都下降。為了對(duì)分析性能進(jìn)行檢驗(yàn)，選擇0.6升/分鐘的承載氣體流率和150瓦的射頻輸入功率作為工作條件。圖9中給出從0到1毫微克的，對(duì)AgI328.1毫微米譜線的吸收率校準(zhǔn)曲線。在總分析物為0-10毫微克的濃度范圍內(nèi)，該CCP裝置表示出良好的線性。下面表Ⅱ中給出對(duì)于本說明書中所描述的等離子系統(tǒng)以及對(duì)于通常的石墨燃燒室AAS，銀、鎘、銅、鋰和銻的靈敏度(吸收率為0.0044時(shí)的一組靈敏度)的一覽表〔見C.W.Fuller，“用于原子吸收光譜法的電熱霧化法”，Analyf-ccalSciencesMonograph，theChemicalSociety，London(1977)〕?？梢钥闯?，CCP的靈敏度在3.5至40微微克范圍內(nèi)(取決于所包含的元素)，并且是可以同使用石墨燃燒室所獲得的結(jié)果相比擬的。盡管上文只是在前面概述的各種折衷條件上運(yùn)行的一些初步結(jié)果，但是它們?nèi)匀蛔C明了本發(fā)明的生存能力和有效性。預(yù)期通過進(jìn)行全面的優(yōu)化研究，能夠顯著地改善這些數(shù)值。本發(fā)明人相信此處描述的大氣壓容性耦合等離子體是一種用于利用原子吸收發(fā)射光譜學(xué)進(jìn)行元素分析的新的原子容器和原子源。已經(jīng)預(yù)定用它來分析各種小的抽樣體(這些抽樣體具有通常利用燃燒室原子吸收法來進(jìn)行分析的抽樣體尺寸)。但是，當(dāng)希望引入連續(xù)的樣品時(shí)，通過承載氣體入口引入干燥的帶有懸浮粒子的氣體或各種氫化物也是可能的。該等離子體放電管和樣品引入裝置考慮到汽化氣氛和霧化氣氛的單獨(dú)控制的問題。這種新型的光譜化學(xué)源具有長的吸收通道長度，同石墨燃燒室相比，它延長了被分析物的停留時(shí)間。正如實(shí)驗(yàn)證明的，該等離子體可以在非常低的承載氣體流率下運(yùn)行，這進(jìn)一步延長了被分析物停留時(shí)間。還有，因?yàn)楸环治鑫锸菉A在等離子體氣氛中的，所以汽態(tài)霧化不成問題。溫度測(cè)量的初步結(jié)果使我們得到一個(gè)大約4000°K的值。在此溫度下，能夠把可能的化學(xué)干擾減到最小。這種在各種純承載氣體和混合承載氣體情況下運(yùn)行的能力，使得能夠隨著分析情況的各種要求，使霧化氣氛變成中性的、還原的或氧化的。圖10描繪了電容耦合等離子體和取樣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式的透視圖，該等離子體和系統(tǒng)適合于安裝在普通原子吸收分光光度計(jì)中。圖11A和11B分別描繪了電極和管子結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖和端視圖，其中所述管子在所述各電極之間有各絕緣鰭狀物，以避免各電極之間放電。各鰭狀物50從管子52處開始，沿徑向延伸在各電極54之間，因此它們有效地阻止了相對(duì)的電極54之間的放電。表ⅡAg、Cd、Cu、Li和Sb的靈敏度和波長</tables>＊C，W.Fuller，“用于原子吸收光譜法的電熱霧化方法”，AnalyticalScienceMonograph，TheChemicalSociety，London(1977)。顯然，本專業(yè)的技術(shù)人員借助上述公開的內(nèi)容，可能在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出很多替代和變更。因此，將根據(jù)由下述權(quán)利要求書所限定的內(nèi)容來認(rèn)定本發(fā)明的范圍。權(quán)利要求1.一種產(chǎn)生和維持大氣壓等離子體的方法，其特征在于該方法包括使用一個(gè)細(xì)長的、安裝著各容性電極的等離子體容納體，各電極至少包圍著該等離子體容納體的一部分，所述各電極是與該等離子體電絕緣的。2.如權(quán)利要求1中所限定的方法，其特征在于用大約30至600瓦范圍的射頻輸入功率操縱該等子體。3.如權(quán)利要求2中所限定的方法，其特征在于用流動(dòng)的氣體來承載該等離子體。4.如權(quán)利要求3中所限定的方法，其特征在于所述承載氣體選自包括氬、氦、氮、氫、空氣中的某一類以及這些氣體的特定組合。5.如權(quán)利要求4中所限定的方法，其特征在于用大約以0.1升/分鐘和10升/分鐘的速率流動(dòng)的氣體來承載該等離子體。6.如權(quán)利要求1中所限定的方法，其特征在于通過把樣品引入所述等離子體容納體來對(duì)該樣品進(jìn)行原子吸收或發(fā)射分析。7.如權(quán)利要求6中所限定的方法，其特征在于借助承載氣體把樣品引入等離子體中。8.如權(quán)利要求7中所限定的方法，其特征在于用汽化器來進(jìn)行樣品汽化。9.如權(quán)利要求8中所限定的方法，其特征在于所述汽化器是一種電熱鉭片汽化器。10.如權(quán)利要求9中所限定的方法，其特征在于所述樣品的量值是在約1微升至50微升之間。11.一種用于產(chǎn)生和維持大氣壓等離子體的裝置，其特征在于包括(a)用于容納等離子體的細(xì)長形裝置，(b)兩個(gè)電極裝置，它們連接到射頻功率源，與所述等離子體電絕緣并且至少包圍所述細(xì)長形裝置的一部分。12.如權(quán)利要求11中所限定的裝置，其特征在于所述細(xì)長形裝置是一個(gè)高熔點(diǎn)電絕緣部件。13.如權(quán)利要求11中所限定的裝置，其特征在于所述細(xì)長形裝置是一根石英管。14.如權(quán)利要求13中所限定的裝置，其特征在于所述兩個(gè)電極是一對(duì)安裝在該石英管兩側(cè)的細(xì)長形電極。15.如權(quán)利要求14中所限定的裝置，其特征在于所述樣品支承裝置連接到直流電源，并且安置在冷等離子體承載氣體輸送室中，該輸送室與細(xì)長形等離子體容納裝置連通。16.如權(quán)利要求15中所限定的裝置，其特征在于所述樣品支承裝置是一片與一對(duì)安裝在水冷套中的支架連接的鉭片。17.如權(quán)利要求16中所限定的裝置，其特征在于所述輸送室具有承載氣體入口。18.如權(quán)利要求17中所限定的裝置，其特征在于所述樣品引入管是以石英玻璃管構(gòu)成的。19.如權(quán)利要求18所限定的裝置，其特征在于所述石英管和所述輸送室以“T”形結(jié)構(gòu)形式連接在一起，該輸送室構(gòu)成“T”形的柄。20.如權(quán)利要求11、12或13中所限定的裝置，其特征在于用于容納等離子體的細(xì)長形裝置具有在其上的各鰭狀物，這些鰭狀物延伸在兩電極裝置之間，用以將它們隔離，防止在該兩電極之間發(fā)生放電。全文摘要公開了一種適合于對(duì)小的、分立的樣品體積進(jìn)行原子吸收和發(fā)射的新的大氣壓容性耦合射頻等離子體放電方法和裝置。該等離子體可以在各種原子共振吸收譜線測(cè)量的最佳條件的非常低的射頻輸入功率下工作。靠電熱鉭片蒸發(fā)器把樣品引入等離子體。獨(dú)立地控制汽化和離解霧化步驟。該等離子體的特征是具有長的通道長度和低的承載氣體流率，從而提供較長停留時(shí)間。該裝置呈現(xiàn)線性校準(zhǔn)曲線并提供3.5至40Pg靈敏度。文檔編號(hào)H01J49/36GK1033483SQ87108198公開日1989年6月21日申請(qǐng)日期1987年12月24日優(yōu)先權(quán)日1987年12月11日發(fā)明者梁洞泉,邁克爾·沃爾特·布萊茲申請(qǐng)人:英屬哥倫比亞大學(xué)