本發(fā)明涉及一種用于分析型等離子體光學(xué)發(fā)射或質(zhì)量譜儀的具有噴霧器的液體樣本引入系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種用于分析型等離子體譜儀的液體樣本引入方法，以及一種對應(yīng)的噴灑液體樣本的方法。

背景技術(shù)：

等離子體光學(xué)發(fā)射譜測定(OES)和等離子體質(zhì)譜測定(MS)是用于液體形式的微量元素濃縮物的分析的眾所周知的技術(shù)。等離子體可使用微波(例如微波感生等離子體光學(xué)發(fā)射譜測定(MIP-OES)或微波感生等離子體質(zhì)譜測定(MIP-MS))或通過使用電感耦合系統(tǒng)(例如電感耦合等離子體光學(xué)發(fā)射譜測定(ICP-OES)或電感耦合等離子體質(zhì)譜測定(ICP-MS))來形成，其每一者為采用大氣壓等離子體的技術(shù)的實例。通常，檢測極限對于ICP-OES擴展到十億分率(ppb)水平，且對于ICP-MS擴展到萬億分率(ppt)水平。原子吸收(AA)和原子熒光光譜法(AFS)也是眾所周知的技術(shù)，其利用火焰來原子化樣本材料。這些各種技術(shù)常常在實驗室中彼此結(jié)合使用。下文中為了清晰和一致性起見，采用術(shù)語等離子體譜儀，但應(yīng)理解，此涵蓋包含用于產(chǎn)生等離子體或火焰的炬的任何裝置。

上文各種分析技術(shù)中采用的炬在其細節(jié)方面不同。然而，原理對于每一者是通用的：液體樣本通常使用噴霧器或某一形式的液滴產(chǎn)生器稀釋和抽吸，且隨后被推出噴霧器或液滴產(chǎn)生器的出口到達惰性或火焰氣流中，惰性或火焰氣流將含樣本的液體的液滴載運到炬中且借此載運到等離子體或火焰中。等離子體排放物足夠熱而致使進入等離子體的液體的液滴逐漸地霧化、原子化且接著部分離子化。在ICP-OES的情況下，經(jīng)原子化和離子化的材料受激發(fā)且松弛以發(fā)射由光譜儀檢測到的特征性波長的光，且在ICP-MS的情況下，離子化材料經(jīng)由離子光學(xué)系統(tǒng)和質(zhì)量分析儀引導(dǎo)到真空系統(tǒng)中。

通常，含樣本的液體使用氣動噴霧器利用氣體(例如在ICP的情況下，氬)流形成為液滴流。氣動噴霧器產(chǎn)生具有廣范圍尺寸的液滴。然而，等離子體和火焰兩者在解離大量大尺寸的液滴時效率低下?？蓱{經(jīng)驗估計或確定適于ICP譜測定的霧劑中液滴的最大直徑。特定尺寸取決于多種因素，例如遞送到等離子體中的霧劑的總量(等離子體加載)，并且還取決于所采用的ICP產(chǎn)生器、等離子體炬和負載線圈設(shè)計的特性。在多點滴霧劑中，10μm似乎為通常的尺寸限制。較大液滴尺寸可明顯地在單一液滴引入系統(tǒng)中采用-例如，在S.Groh等人的《分光化學(xué)雜志(Spectrochimica Acta)》，B章節(jié)，第64卷，第247-254頁(2009年)中，使用高達70μm的液滴尺寸，且在K.Shigeta等人的《分析型原子譜測定雜志(Journal of Analytical Atomic Spectrometry)》，第30卷，第1609-1616頁(2015年)中，盡管使用專門設(shè)計的炬，但展示甚至高達300μm的液滴在ICP中產(chǎn)生分析信號。此外，公認(rèn)為了獲得最佳分析優(yōu)值，液滴尺寸分布應(yīng)盡可能窄。

為解決較大液滴尺寸所呈現(xiàn)的問題，噴射腔室通常放置在噴霧器與炬之間，以使較大液滴與較小液滴分離，較小液滴優(yōu)選地由氣流載送到炬中。因此，通常含噴灑樣本的液體(在ICP-OES和ICP-MS的情況中)的不超過1-2％呈適于在炬內(nèi)處理的充分小的液滴的形式。然而，基于氣動的樣本引入系統(tǒng)(SIS)中的此低效率不合需要：舉例來說，使用此設(shè)備對微樣本的分析(直接或使用加連字符技術(shù)實行)極其具有挑戰(zhàn)性。低效率還導(dǎo)致產(chǎn)生大量廢料和嚴(yán)重的存儲器效應(yīng)，這進而限制樣本處理量。氣動噴霧器的新近發(fā)展已產(chǎn)生輸入效率的增加(比方說，達10％)但以樣本處理量減少為代價。

與最大液滴尺寸和液滴尺寸分布限制一樣，液滴數(shù)量密度(或霧劑濃度)和初始液滴速度也是樣本引入系統(tǒng)中的重要參數(shù)。液滴數(shù)量密度和初始液滴速度在很大程度上界定噴射腔室中的二級和三級處理的過程，以及因此進入等離子體的霧劑的性質(zhì)和量。這些參數(shù)盡可能小，被認(rèn)為是合乎需要的。

每單位時間供應(yīng)到等離子體的樣本量最大化是合乎需要的，因為較高樣本遞送速率產(chǎn)生較好敏感度。另一方面，過多體積的液體可冷卻或在最不利的情況中熄滅等離子體(等離子體加載)。較高樣本遞送速率還增加分析內(nèi)的基質(zhì)物質(zhì)的非想要的效應(yīng)。如此，存在與這些競爭性性質(zhì)折衷的樣本遞送速率的最優(yōu)值或范圍。此值或范圍由許多因素確定，例如樣本類型(分析物類型、基質(zhì)、溶劑、相對濃度等)，和等離子體參數(shù)(功率、氣體流動速率等)。對于水溶液，當(dāng)前基于氣動噴霧器的SIS的樣本遞送速率的典型范圍可能跨越10-150μL/分鐘。同時，樣本組分濃度可跨越數(shù)量級變化。對于一個元素，所述濃度可能處于分析儀的檢測極限、然而另一元素可能如此充足而能夠?qū)z測器放置到非線性范圍內(nèi)。

用于將樣本霧劑轉(zhuǎn)移到等離子體中的中央通道氣體流動速率也具有基本約束。通道形成于等離子體軸線上應(yīng)足夠高，這是將霧劑液滴有效引入到熱且稠密的等離子體中的前提條件。但再次，過多量的中央氣體因降低其激發(fā)/離子化性質(zhì)而使等離子體穩(wěn)健性降級。從等離子體條件的觀點來看，最佳中央通道氣體流動速率可通過當(dāng)以無水形式引入樣本時例如使用激光切除用干燥等離子體進行實驗來估計，且處于(對于ICP等離子體)約0.4L/分鐘。顯然，對于濕潤等離子體，此值應(yīng)更小。如此，范圍0.2-0.3L/分鐘對于實現(xiàn)ICP等離子體中的“超穩(wěn)健”條件被視為是極其有用的。

氣動噴霧器缺乏靈活性(可變性)。樣本遞送速率的調(diào)整需要費時的設(shè)備改變。此外，氣動噴灑技術(shù)的根本上隨機性質(zhì)及其對氣流和樣本液體參數(shù)兩者的較強依賴性可能常常導(dǎo)致樣本遞送速率不穩(wěn)定性以及控制問題，這兩者進而可導(dǎo)致降級的分析性能。

為了解決不利霧劑性質(zhì)和不靈活性的問題，已經(jīng)提出其它形式的樣本噴灑。一種此類技術(shù)采用電子控制的壓電致動器，其噴灑效率獨立于氣流速率。電子控制還準(zhǔn)許功率調(diào)諧，以用于樣本遞送速率調(diào)整，因此解決氣動噴霧器的不變性缺點。此外，電子元件的固有穩(wěn)定性改進液滴產(chǎn)生穩(wěn)定性。

壓電驅(qū)動施配器(PEDD)可大致分類為兩組：所謂的“按需滴落”(DoD)裝置，其產(chǎn)生單一隔離液滴用于循序傳輸?shù)降入x子體，參看(例如)WO-A-2014/056807；以及霧劑裝置，其產(chǎn)生多個小液滴用于同時引入到等離子體中。DoD PEDD可產(chǎn)生很大程度上可再生、具有精確已知的直徑且極其具有方向性的較大液滴(20-100μm直徑)。信噪比和信號背景比較高。其不利方面是，相對緩慢的樣本遞送速率。相比之下，霧劑PEDD可產(chǎn)生大量較小液滴(直徑在5與10μm之間或更小)，但所產(chǎn)生的液滴的行進方向更難控制且這導(dǎo)致非優(yōu)化運輸效率，因而敏感度降低且存儲器效應(yīng)增加。

盡管如此，霧劑PEDD解決了氣動噴霧器的主要缺點：其無堵塞且產(chǎn)生容易運輸?shù)降入x子體中(由于其相對較小尺寸)的液滴。并且其穩(wěn)健、簡單、緊湊而且建造成本便宜。

在分析型譜測定中為了商業(yè)用途而提出的霧劑PEDDS自身可細分為兩種：振動篩網(wǎng)噴霧器(VMN)和超聲波噴霧器(USN)。在VMN中，在具有形成于其中的μm直徑孔的膜片的輔助下通過(例如)化學(xué)或激光蝕刻產(chǎn)生霧劑。膜片隨后以機械方式附接到電子控制的壓電致動器。

在USN中，由于源自噴霧器主體的大量聲波而產(chǎn)生霧劑。采用USN的SIS為市售的，例如來自美國內(nèi)布拉斯加州歐馬哈市(Omaha，Nebraska，USA)的Teledyne Cetac Technologies公司的U5000AT+和U6000AT+。其表征為相對窄的液滴尺寸分布、抗堵塞，和寬液體攝取范圍，從而產(chǎn)生極敏感的分析結(jié)果。

不過，此些USN PEDD噴霧器的主要缺點是其成本和啟動時間。存在相對高的電功率要求(20-50W)，且冗余功率還在致動器表面上耗散從而導(dǎo)致長期穩(wěn)定性降低以及基質(zhì)效應(yīng)。液體饋送在USN PEDD中也并非最佳。

本發(fā)明試圖解決現(xiàn)有技術(shù)的這些問題。確切地說，本發(fā)明的各方面試圖至少減輕以下問題中的一或多者：基質(zhì)效應(yīng)(其限制分析準(zhǔn)確性)、界定分析的精確度的短期和長期信號不穩(wěn)定性、相對于特定元素的不充分敏感度、有限信號動態(tài)范圍，以及可影響分析時間的存儲器效應(yīng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種根據(jù)技術(shù)方案1的液體樣本引入系統(tǒng)。

本發(fā)明還擴展到一種根據(jù)技術(shù)方案50的表面聲波(SAW)噴霧器。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種將液體樣本引入到分析型等離子體譜儀中的方法，如技術(shù)方案58中陳述。

所述系統(tǒng)、裝置和方法解決例如不存在交叉污染、任何樣本接觸表面的耐化學(xué)性、霧劑中不存在大液滴、霧劑流動的高穩(wěn)定性和短穩(wěn)定時間等考慮因素。本發(fā)明的方面提供增加的機械和化學(xué)穩(wěn)健性。優(yōu)選實施例預(yù)期一種穩(wěn)固的、整體式、相對便宜的低功率系統(tǒng)和方法，其抗堵塞，且在一些特定實施例中可準(zhǔn)許采用無泵和/或無內(nèi)胎樣本供應(yīng)布置。在優(yōu)選實施例中可通過使用極其抵抗侵略性介質(zhì)的涂層或構(gòu)造材料來提供化學(xué)穩(wěn)健性。本發(fā)明的實施例的可控性和可調(diào)整性提供增加的基質(zhì)穩(wěn)健性、靈活性、干擾減少、穩(wěn)定的樣本流動和動態(tài)范圍。

在檢視以下描述和圖式后，且從所附權(quán)利要求書中，其它優(yōu)點和優(yōu)選布置將變得顯而易見。

附圖說明

本發(fā)明可以用數(shù)種方式來實踐，現(xiàn)將僅借助于實例并且參見附圖來描述所述方式中的一些，在所述附圖中：

圖1示意性地展示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例具有擁有液體處置系統(tǒng)、SAW噴霧器和霧劑運輸設(shè)備的液體樣本引入系統(tǒng)的分析型等離子體譜儀；

圖2a、2b和2c分別展示到圖1的實施例中的SAW噴霧器的連續(xù)、脈沖和混合樣本遞送模式的示意性側(cè)視圖；

圖3a-3d以及圖3e和3f分別展示圖1的液體處置系統(tǒng)與SAW噴霧器的液體饋送管線之間的兩個不同界面；

圖4以平面和側(cè)視圖展示根據(jù)本發(fā)明的實施例的SAW噴霧器；

圖5以平面圖展示根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的SAW噴霧器；

圖6a-6f以側(cè)視圖且圖6g和6h以平面圖分別展示施加到圖4的SAW噴霧器的各種涂層；

圖7a-7h以側(cè)視圖展示施加到圖4的SAW噴霧器的表面的各種宏結(jié)構(gòu)；

圖8a-8c展示相對于圖1的霧劑運輸設(shè)備安裝在各種定向中的圖1和4-7的SAW噴霧器；

圖9更詳細展示圖1的液體樣本引入系統(tǒng)和分析型等離子體譜儀；

圖10說明無泵無內(nèi)胎液體處置系統(tǒng)的第一布置；以及

圖11說明無泵、無內(nèi)胎液體處置系統(tǒng)的第二布置。

圖12分別展示霧劑傳輸系統(tǒng)中的一對SAW噴霧器的側(cè)部截面圖和俯視圖，以說明霧劑混合技術(shù)；以及

圖13a和13b分別展示將液體與SAW噴霧器上的濕潤和干燥樣本混合。

具體實施方式

圖1示意性地展示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例具有液體樣本引入系統(tǒng)20的分析型等離子體譜儀10。圖1以框圖格式展示譜儀，且將首先提供系統(tǒng)中的主要組件的功能的簡要介紹。隨后將參看后續(xù)圖式描述圖1中的組件中的每一者的更具體細節(jié)。

液體樣本引入系統(tǒng)20包括液體處置系統(tǒng)30、表面聲波(SAW)噴霧器40、霧劑運輸布置50和系統(tǒng)控制器60。液體處置系統(tǒng)30包含其中包含液體樣本的液體樣本儲層(圖1中未圖示)。液體處置系統(tǒng)30經(jīng)布置以用各種方式中的一者將液體樣本從樣本儲層運輸?shù)絊AW噴霧器40，后續(xù)圖中將更詳細地描述所述方式。

SAW噴霧器40處接收的液體樣本在該處噴灑以便形成含有樣本液體的小液滴的霧劑。霧劑進入霧劑運輸布置50，且隨后運輸穿過其中-任選地移除溶劑(去溶劑化)。在從霧劑運輸布置退出后，(任選地去溶劑化的)液滴引入到分析型等離子體譜儀10的等離子體或火焰中。所得產(chǎn)物隨后以已知方式分析。

等離子體譜儀的細節(jié)本身不與本發(fā)明相關(guān)。然而，將理解，可采用采用等離子體或炬的任何合適的分析型儀器，例如電感耦合等離子體(ICP)或微波感生等離子體(MIP)質(zhì)譜儀(ICP-MS或MIP-MS)或光學(xué)發(fā)射譜儀(ICP-OES或MIP-OES)、原子吸收(AA)譜儀、原子熒光譜儀等。

已提供液體樣本引入系統(tǒng)20及其與等離子體譜儀10的介接的簡要概述，現(xiàn)將提供系統(tǒng)的個別組件的更詳細描述。

液體處置系統(tǒng)

采用液體處置系統(tǒng)30將樣本、稀釋劑、基質(zhì)改質(zhì)劑和/或沖洗溶液轉(zhuǎn)移到SAW噴霧器40的工作表面上。液體處置系統(tǒng)30的所有組件優(yōu)選地?zé)o交叉污染效應(yīng)，化學(xué)上耐受，且生物上兼容。

到SAW噴霧器40的液體饋送可處于連續(xù)模式(或至少，準(zhǔn)連續(xù)模式)、脈沖模式(個別液滴)或兩個模式的混合。

如稍后將闡述，SAW噴霧器40包含壓電襯底100，其上形成用于在襯底表面上產(chǎn)生表面聲波的叉指式變換器(IDT)110。在連續(xù)操作模式中，如圖2a中所展示，樣本液體作為實質(zhì)上連續(xù)流穿過例如毛細管等液體饋送管線120從樣本容器(圖中未圖示)供應(yīng)到SAW噴霧器40的襯底100的表面。到達襯底100的表面的液體在圖2a中標(biāo)記為130，其中其由SAW噴霧器40噴灑以產(chǎn)生在該圖中標(biāo)記為140的霧劑。應(yīng)注意，在圖2a中的“關(guān)”模式中，未展示毛細管，但此并不暗示毛細管在該“關(guān)”模式中必定移除。依據(jù)應(yīng)用、污染防止的程度和其它因素，連續(xù)模式中的毛細管可靜止，或可移除以避免樣本噴灑的步驟期間的污染。

樣本液體可使用泵(未圖示)或經(jīng)由自抽吸(無泵)而到達襯底100的表面。在采用泵的情況下，需要例如由電子控制器60(圖1)控制流動速率，使得液體以次μL/分鐘-百μL/分鐘的范圍內(nèi)的速率流到SAW噴霧器上。液體流動速率可與噴灑速率匹配，或可較高。在后一情況下，過多樣本液體可從襯底表面排放到收集容座(也未圖示)以供任選地再使用。

圖2a中說明的連續(xù)模式還可通過利用例如液相層析、離子層析、毛細管電泳等耦合隔離技術(shù)饋送液體樣本來實現(xiàn)。

圖2b展示替代的脈沖(調(diào)制)樣本遞送技術(shù)，其中個別液滴供應(yīng)到襯底100的表面。在圖2b的布置中，精確且準(zhǔn)確投配量的液體(再次，優(yōu)選地，在電子控制器60的控制下)再次(在此實例中)使用液體饋送管線120沉積于上SAW噴霧器40的襯底100的表面上。所供應(yīng)的樣本液體隨后呈單一固著液滴130'的形式保持在襯底的表面上，隨后噴灑所述樣本液體從而形成霧劑140。

在此脈沖模式中，液體樣本引入系統(tǒng)20能夠作為完全消耗裝置操作，這促進微樣本的處置且減少廢物量。固著液滴130'的噴灑期間產(chǎn)生的瞬態(tài)分析信號的區(qū)域獨立于噴灑效率，噴灑效率進而可取決于樣本物理化學(xué)性質(zhì)。圖2b的脈沖技術(shù)減少此類樣本引入相關(guān)基質(zhì)效應(yīng)。

固著液滴130'當(dāng)位于SAW噴霧器40的襯底100的表面上時的不可控制的蒸發(fā)是不合需要的，因為此導(dǎo)致噴灑時未知/不確定的濃度的樣本。因此，最佳地，應(yīng)在此脈沖樣本溶液饋送技術(shù)中選擇高噴灑速率。然而，如果例如通過使用視頻相機測量固著液滴130'的蒸發(fā)，那么可有利地采用固著液滴130'的蒸發(fā)。確切地說，可確定初始樣本濃度的可測量的實時增加，以便準(zhǔn)許分析方法的敏感度的改進。

圖2c中說明第三混合操作模式。在此模式中，在第一測量時間周期期間，液體樣本作為一個脈沖或一系列脈沖遞送到襯底100，從而形成單獨固著液滴130'，隨后噴灑所述單獨固著液滴130'。換句話說，在所述測量時間周期期間，到SAW噴霧器的樣本遞送如上文相對于圖2b所描述而進行。圖2c的頂部4個圖像中展示分析的這些階段。

一旦樣本的測量已結(jié)束，且已噴灑最后一個固著液滴(向下第5圖，圖2c)，隨后就在第一清潔時間周期期間使用上文結(jié)合圖2a描述的技術(shù)施加連續(xù)的沖洗溶液流。此在圖2c中的底部兩個圖像中說明。以此方式，可在實驗之間，例如在使用不同樣本的實驗之間，清潔SAW噴霧器40以避免交叉污染。盡管圖2c中液體饋送管線120標(biāo)記為與脈沖和連續(xù)流圖像中相同，但當(dāng)然將理解，此不必暗示每次采用相同的液體饋送管線。舉例來說，為了最小化交叉污染，用于第一測量周期期間的第一樣本分析的液體饋送管線可與第一清潔時間周期期間用于供應(yīng)沖洗溶液的液體饋送管線以及用于供應(yīng)在后續(xù)第二測量時間周期中待分析的第二樣本流體的液體饋送管線兩者均不同。所有液體遞送步驟可經(jīng)由電子控制器60來控制。

可使用不同類型的泵以可重復(fù)且可再生的方式將樣本溶液饋送到SAW噴霧器40的襯底100的表面上。舉例來說，泵可為注射泵、氣體位移泵、蠕動泵或壓電微泵。壓電微泵由于其緊湊、低成本設(shè)計和直接電子控制而尤其優(yōu)選。以此方式，可實現(xiàn)單件式抽吸-噴灑裝置，其由通用電子元件驅(qū)動。

此外，盡管上文描述單一泵，但將理解，可使用兩個或更多個不同泵或抽吸原理，例如一個泵用于將液體樣本供應(yīng)到SAW噴霧器40，且另一泵用于將沖洗溶液饋送到SAW噴霧器40。

盡管泵驅(qū)動的樣本遞送技術(shù)提供流動速率和/或固著液滴體積的最佳控制，但重力或毛細管力驅(qū)動的液體流也可用于將樣本液體遞送到SAW噴霧器40的表面。在圖2b中例示的脈沖系統(tǒng)的情況下，可使用具有永久或一次性尖端的手動或自動移液管。

當(dāng)然將認(rèn)識到，可包含各種多端口閥、管線、回路、配件、適配器和其它典型液體處置及微流體組件，只要技術(shù)人員認(rèn)為是必需或合乎需要的。為了清晰和容易理解，這些都未在圖2a、2b和2c中展示，其特征限于液體處置系統(tǒng)30的優(yōu)選實施例的主要功能方面。

圖3a-3d以及圖3e和3f分別展示液體饋送管線120與SAW噴霧器40之間的兩個不同界面。在圖3a-3d中展示的第一滴漏界面中，恒定液體接觸提供在液體饋送管線(例如，圖2a、2b和2c的液體饋送管線120)與SAW噴霧器40的表面之間。液體饋送管線120可為圓形或矩形毛細管、內(nèi)嵌在噴霧器中的微通道、由任何多孔和化學(xué)耐受介質(zhì)制成的芯體，或這些的某種組合。將看到，液體可從上方(圖3a/3b)或下方(圖3c/3d)引入到SAW噴霧器40的表面。后面的圖式(3c/3d)說明噴霧器中內(nèi)嵌的微通道的一個特定變型(鉆鑿或以其它方式形成于襯底中的通道)。此微通道的其它變型當(dāng)然是可能的，例如襯底表面的頂部上的凹槽，其頂部開放或借助于涂層閉合，等等。

作為圖3a-3d的滴漏系統(tǒng)的一替代方案，可改為采用射流系統(tǒng)，且此在圖3e和3f中說明。此處，不存在液體饋送管線120與SAW噴霧器40的表面之間的恒定液體接觸；實際上，液體饋送管線120的端部與SAW噴霧器40的襯底100隔開。間隙或間距太大以致不能維持液體饋送管線120與SAW噴霧器40的表面之間的液體橋(由于潤濕力)。因此，樣本液體150(圖3e)的射流從液體饋送管線120的端部朝向SAW噴霧器40的表面引導(dǎo)。

圖3a-3f中展示的界面中的每一者可用于在圖2a、2b和2c的連續(xù)、脈沖或混合模式中供應(yīng)樣本液體。

與液體饋送管線120的端部相對于SAW噴霧器40的表面的不同位置一樣，就二者之間的間距而言(即，如圖3a-3d中相比于圖3e-3f而說明)，橫向方向中液體饋送管線120的端部相對于SAW噴霧器40的表面的位置也可變化。舉例來說，液體饋送管線120可定位在邊界處，或噴霧器的工作表面/聲束的中心。

SAW噴霧器

圖4中分別以平面圖和側(cè)視圖展示SAW噴霧器40的一個合適的配置。噴霧器包括由壓電材料形成的襯底100。LiNbO3被視為針對此目的最有效的壓電材料。在襯底100的表面上的是叉指式變換器(IDT)110。IDT 110包括第一和第二大體并聯(lián)的外部電極160a、160b，其連接到電學(xué)控制器60用于向其上供應(yīng)RF電壓。在相對于那些外部電極的橫向方向中在第一與第二外部電極160a、160b之間延伸的是一系列變換器單元170。每一外部電極160a、160b連接到相應(yīng)多個變換器單元170。每一電極的變換器單元170為叉指形，其中第一元件從第一電極160a朝向(并不一直到)第二電極160b延伸，而鄰近元件兩者從第二電極160b朝向(并不一直到)第一電極160a延伸。圖4中，所述橫向方向中第一與第二外部電極160a、160b之間的間距展示為“w”。此間距界定工作表面的寬度。叉指式間距(沿著SAW噴霧器，在與第一和第二外部電極160a、160b的伸長方向并行的方向上)標(biāo)記為“s”。此為變換器單元的中心之間的距離，且連同每一變換器元件的寬度“x”(參看總電極間距，即工作寬度w)界定噴霧器的主頻率。

IDT 110還具有厚度“t”(圖4的側(cè)視圖)。IDT性能基本上由變換器單元的參數(shù)(寬度、長度、間距、厚度等)確定。確切地說，IDT 110的厚度確定IDT 110的阻抗，以及因此SAW噴霧器40中耗散的溫度和(可能)其效率?？蛇x擇電極寬度x以便提供受控單相單向變換器，用于在一個方向中集中振動功率。

SAW噴霧器40的工作區(qū)域在圖4中由點線190指示。工作區(qū)域190在脈沖操作模式中接收固著液滴130'(圖2b和2c)，或在連續(xù)模式的情況下接收液流(圖2a)。工作區(qū)域190與IDT 110分離間隙180，且IDT 110的寬度w確定噴霧器的工作區(qū)域190的寬度。

在圖4中展示的實施例的一變型中，額外反射體電極可形成于IDT 110的背側(cè)上，例如如J.Ju等人的《傳感器和致動器A：物理學(xué)(Sensors and Actuators A：Physical)》第147卷，第570-575頁(2008年)中所揭示。

為產(chǎn)生表面聲波，將RF信號(其特性在下文更詳細地論述)從電子控制器60供應(yīng)到IDT 110。SAW噴霧器40可在漸進波和駐波模式中操作。駐波模式更高效：其允許獲得較小液滴，且所產(chǎn)生的霧劑140嚴(yán)格地垂直傳播到表面。為實現(xiàn)駐波模式，可使用2、4或更多個IDT 110。舉例來說，可以采用一對相對IDT以產(chǎn)生駐定表面聲波。

IDT電極可筆直，或為了改進聲功率利用效率而彎曲、成圓形或橢圓形。電極可大體上會合，或可僅界定部分圓形、橢圓形等。圖5展示某一此類可能布置。圖5中，IDT 110'形成于壓電襯底100的表面上。提供多個閉合圓形變換器元件170'，其每一者如所示叉指式布置在第一與第二IDT電極160'a、160'b之間(即，使得第一變換器元件從第一電極160'a以圓弧朝向(并不一直到)第二電極160'b延伸，而鄰近于第一變換器元件的兩個元件從第二電極160b以分別較大和較小半徑的同心圓弧朝向(并不一直到)第一電極160a延伸)。在圖5的布置中，液體供應(yīng)到工作區(qū)域190'在IDT 110'的中心。

可實行額外電極幾何建模和優(yōu)化，以準(zhǔn)許將表面聲波塑形到有利的位置。此些基于SAW的PEDD在較高頻率(高達250MHz)下操作，且需要顯著較少電功率來操作。所需的功率的典型值處于1-5W范圍內(nèi)，最佳值為0.3W。

盡管從SAW噴霧器40的表面實行樣本的噴灑，但噴霧器40的化學(xué)和物理特性與系統(tǒng)20的實務(wù)實施方案相關(guān)。SAW噴霧器中使用的常用材料為LiNbO3，但ZnO、AlN或鋯鈦酸鉛(PZT)也可用于壓電襯底、用于變換器單元的金屬(例如Au、Al)和形成IDT的電極。盡管這些材料可具有產(chǎn)生合適的聲波的過程中的合乎需要的性質(zhì)，然而在給定使用此系統(tǒng)20的等離子體分析儀10中待分析的樣本的持續(xù)改變(和潛在地化學(xué)反應(yīng)性和/或生物學(xué)敏感性)組成的情況下，其可具有有限適用性。

出于此原因，提出采用保護涂層來改進SAW噴霧器40的耐化學(xué)性和生物相容性。與耐化學(xué)性和生物相容性一樣，需要涂層應(yīng)促進SAW噴霧器表面的清潔、應(yīng)輔助將液體限制在噴霧器的工作表面190/190'上，且應(yīng)提供(或至少幫助提供)適合于穩(wěn)定和精細地分散霧劑形成物的液膜厚度。膜厚度是接觸角的函數(shù)，且已憑經(jīng)驗確定為優(yōu)選小于1mm，乃至在一些實施例中小于0.5mm。盡管基于連續(xù)液體饋送實驗確定此些典型圖式，但此些圖式對于其中在液滴邊緣處發(fā)生噴灑的脈沖樣本也是有利的。當(dāng)前對于此涂層的提供為優(yōu)選的材料是SiO₂、Al₂O₃、不同類型氟聚合物(例如PTFE、PFA、FEP)等。

圖6a展示根據(jù)本發(fā)明的實施例的SAW噴霧器40的最簡單實施例，其中單一涂層200施加在襯底100的頂部表面和IDT 110上方，以覆蓋兩者。液體因此位于涂層200的表面上，而不接觸襯底100或IDT 110。

涂層200可進一步經(jīng)修改以向其施加額外親水性/疏水性性質(zhì)。額外疏水化促進清潔過程，且親水化(或至少，非有源疏水化)促進噴霧器表面上較薄液膜的形成，這進而提供較好的噴灑條件。親水性和疏水性性質(zhì)的組合可幫助將液體樣本固持在對于噴灑有利的位置中。經(jīng)改質(zhì)表面的性質(zhì)可表示對于寬范圍的樣本液體的折衷，或可針對特定樣本液體類型優(yōu)化。

SAW噴霧器40的此些額外表面特性可通過疊加額外改質(zhì)涂層210作為涂層200的頂部上的第二層來施加，涂層200形成上部額外改質(zhì)涂層210與IDT 110和襯底100之間的第一夾層。圖6b中說明此布置。液體樣本形成或降落在額外改質(zhì)涂層210上，而非(中間)涂層200或IDT 110/襯底100上。

圖6c-6f中說明又一方法，其中將微結(jié)構(gòu)化圖案220作為另一涂層210施加到SAW 噴霧器(圖6c)的表面上的第一涂層200，或者作為單一涂層200施加到SAW噴霧器40(圖6d)的另外未涂覆表面。在又一布置中，襯底100'的表面可自身以圖案220微結(jié)構(gòu)化且接著用涂層200涂覆，液體樣本130'放置到涂層200上(參看圖6e和6f；在圖6e中，僅展示微圖案化襯底，然而在圖6f中，展示經(jīng)涂覆的微圖案化襯底)。因此，總共僅一個涂層可由等離子體/化學(xué)微結(jié)構(gòu)化改質(zhì)，或兩個涂層可經(jīng)改質(zhì)。在后一實例中，第一涂層可用于保護襯底100的表面和IDT 110。隨后，第二上部涂層可沉積或圖案化在襯底100和IDT 110上的較低涂層上方，上部涂層的目的是提供如上文所解釋的樣本性質(zhì)。

如圖6g和6h的平面圖中最佳所見，SAW噴霧器40的工作區(qū)域190的僅一部分可用一或多個涂層涂覆(圖6g中，僅展示一個涂層200)，或者整個SAW噴霧器40可如圖6h中所展示而涂覆。還設(shè)想，不同類型的涂層可沉積于噴霧器的不同部分上(例如，親水性樣點在工作區(qū)域的中心，且疏水性涂層在樣點外部)。

此外，宏結(jié)構(gòu)化可強加于SAW噴霧器40的表面上以便產(chǎn)生宏觀比例的陡度或非平坦度，以便促進液體限制和噴灑，并且還輔助表面清潔?？尚纬衫缤ǖ阑蜈宓缺砻娼Y(jié)構(gòu)，以促進將液體限制在此處。如圖7a-7d中所展示，宏結(jié)構(gòu)化圖案可包含以下中的一或多者：襯底中的通道(圖7a)、用于液流的凹槽(圖7b)；凹穴(圖7c)；用于液體固著的突出部(例如，用于固著液滴的錨定器)-參看圖7d-等等。SAW噴霧器40的表面的此宏結(jié)構(gòu)化可與涂層(包含微結(jié)構(gòu)化涂層)組合，，如圖7e-7h中可見，圖7e-7h與圖7a-7d對應(yīng)但添加了涂層200。

廣義上說，施加到表面的宏結(jié)構(gòu)的尺寸可在50-100微米的范圍中，達幾毫米。

此外，SAW噴霧器可裝備有無源溫度穩(wěn)定器(例如散熱片)或者有源溫度穩(wěn)定器(例如帕爾貼元件)。在后一種情況下，溫度可穩(wěn)定在環(huán)境(室溫)溫度下，或可存在使用帕爾貼元件分別低于或高于環(huán)境溫度的冷卻或加熱。電子控制器60可再次與帕爾貼元件連接以便提供反饋溫度控制，同時任選地獨立地或作為其中將不同參數(shù)視為相關(guān)的全局反饋系統(tǒng)的一部分而同時控制系統(tǒng)20的其它要素(例如樣本遞送速率、噴灑速率等)。

相對于環(huán)境或室溫溫度升高SAW噴霧器40的溫度可改進霧劑進入等離子體時霧劑的性質(zhì)。此將在下文進一步闡述。

SAW噴霧器40方便地在其平面表面(也就是說，舉例來說，圖4的工作區(qū)域190或圖5的190')處于水平定向中的情況下操作，如圖8a中所展示。圖8a中，SAW噴霧器40展示為穿過表示霧劑運輸布置50的噴灑腔室的壁而安裝。圖8a中用與較早圖式共同的參考標(biāo)號標(biāo)記的SAW噴霧器的組件將為簡潔起見不在此處再次描述。

然而，此水平定向在體現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)20中并不重要。圖8b展示SAW噴霧器40，其平面表面安裝在垂直定向中穿過霧劑運輸布置50的壁，且圖8c展示處于既不水平也不垂直的定向的平面表面(工作區(qū)域)。

在工作區(qū)域并不水平的情況下，固著液滴130'可由表面張力固持在SAW噴霧器40的表面上。在樣本流體的連續(xù)流動的情況下(圖2a)，流體自身可沿著SAW噴霧器40的表面向下滴下或噴射，任何過剩的液體(如果存在)排出到排放容器(圖式中未圖示)。

電子控制器

圖9展示圖1的液體樣本引入系統(tǒng)20的更詳細示意圖，以闡釋可由控制器實行的各種功能。電子控制器60可執(zhí)行以下兩個方面的某一范圍的功能：液體樣本引入系統(tǒng)20中的各種組件的控制，和功率到SAW噴霧器40的提供(電源可自身基于液流速率、噴霧器流動速率、等離子體加載等的所要實驗和/或反饋測量值來控制)。

如圖9中所展示，控制器60經(jīng)由液體處置系統(tǒng)30與SAW噴霧器40通信，且能夠控制來自液體容器400的樣本液體和/或沖洗溶液的流動。如結(jié)合圖1解釋，可經(jīng)由泵(圖9中未圖示)實現(xiàn)到SAW噴霧器40的樣本遞送，且在此情況下電子控制器60可控制所述泵。液體處置系統(tǒng)30的其它功率要求也可由電子控制器60提供。

電子控制器60還可控制氣體供應(yīng)410，其將運載氣體供應(yīng)到霧劑運輸布置50。舉例來說，在第一實施例中，電子控制器60可將控制信號發(fā)送到(單獨)氣體供應(yīng)410，或者電子控制器60可將控制信號發(fā)送到譜儀，譜儀隨后又控制氣體遞送速率。通過調(diào)整到霧劑運輸布置50中的氣流的速率，可調(diào)整和控制由SAW噴霧器40產(chǎn)生且載送到等離子體譜儀10中的霧劑的攝取速率。此外，通過將電子控制器60連接到霧劑運輸布置50，控制器60可將經(jīng)延遲電學(xué)脈沖發(fā)送到無源去溶劑化霧劑傳輸系統(tǒng)50中的電磁閥(未圖示)。

就電學(xué)(RF)功率到SAW噴霧器40的供應(yīng)而言，此可由電子控制器60實時調(diào)整以便獲得與每一特定分析測量值的要求匹配的霧劑遞送速率。電子控制器60對供應(yīng)到SAW噴霧器40的功率的實時可調(diào)整性可通過設(shè)定驅(qū)動電壓的輸出振幅、通過脈寬調(diào)制(PWM)、通過振幅調(diào)制(AM)等來實現(xiàn)?？舍槍γ恳环治龀绦?清潔、樣本噴灑等)單獨地優(yōu)化RF驅(qū)動脈沖的振幅、波形和主頻率。

圖9還指示電子控制器60與等離子體譜儀10之間的通信。因此電子控制器60的另一能力為，其可將觸發(fā)脈沖和控制信號發(fā)送到等離子體譜儀10(或更確切地說，其計算機)/從等離子體譜儀10(或更確切地說，其計算機)接收觸發(fā)脈沖和控制信號，用于SAW噴霧器40處噴灑的開始與等離子體分析儀10的所述計算機對分析信號測量值的開始之間的同步，并且還用于取決于分析信號強度、基質(zhì)效應(yīng)的嚴(yán)重度或干擾而調(diào)整樣本遞送速率。

總體上，可經(jīng)由電子控制器60基于光學(xué)、電阻性或電容性傳感器實現(xiàn)樣本引入系統(tǒng)20的額外反饋控制，以控制樣本遞送和樣本噴灑過程的可再生性。此外，液體遞送和噴灑過程的視覺/自動化控制以及液體界面對準(zhǔn)可由視頻相機(圖9中未圖示)再次在電子控制器60的控制下實現(xiàn)。

為執(zhí)行上述功能，電子控制器60可包含以下組件中的一或多者：經(jīng)調(diào)制RF產(chǎn)生器、阻抗匹配單元、衰減器、對于RF產(chǎn)生器典型的觸發(fā)器和其它電子電路，以及對于控制單元典型的微處理器、微控制器或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)。

霧劑運輸系統(tǒng)

霧劑運輸系統(tǒng)50的主要目標(biāo)是，將由SAW噴霧器40噴灑的樣本溶液霧劑以最小損失轉(zhuǎn)移到等離子體炬中。依據(jù)分析應(yīng)用，霧劑運輸系統(tǒng)50可具有相對簡單、緊湊的設(shè)計以允許直接在等離子體炬處組裝整個樣本引入系統(tǒng)20。實際上，可設(shè)想包括樣本引入系統(tǒng)20、等離子體炬和液體容器400的組合的整體式裝置?；蛘撸深A(yù)期較復(fù)雜的設(shè)計，以提供額外任選功能性。

一個此額外選擇方案為霧劑改質(zhì)，目標(biāo)是完全避免呈液體形式的過量溶劑的有害影響，或非想要的較大液滴進入等離子體(基于分析優(yōu)值)。用于霧劑改質(zhì)的技術(shù)可能包含初始(主要)霧劑的去溶劑化，或霧劑尺寸過濾。倘若所要液體遞送速率變得如此高使得等離子體加載效應(yīng)變得突出，則去溶劑化為優(yōu)選的技術(shù)。

如此項技術(shù)中已知，可通過樣本液滴的蒸發(fā)速率的加速(舉例來說，通過氣體供應(yīng)410供應(yīng)的運載氣體的加熱)實現(xiàn)有源去溶劑化-即，系統(tǒng)中的一或多個物理參數(shù)的故意改變(目標(biāo)是加速去溶劑化)?？赏ㄟ^增加霧劑的初始溫度，例如通過加熱SAW噴霧器40自身來獲得相同加速度。在這種情況下，最佳地限制SAW噴霧器40的溫度以便不會超出形成SAW噴霧器40的襯底100的壓電材料的居里溫度的一半?？蓪嵤├鋮s霧劑(例如，在冷凝器中)的額外步驟，以便進一步減少到等離子體中的氣流和樣本中的溶劑含量。

作為有源去溶劑化的一替代方案，可采用無源去溶劑化技術(shù)。此處，故意延長霧劑運輸布置50內(nèi)液滴的滯留時間。在霧劑的情況下，可通過增加霧劑運輸布置50的內(nèi)部體積或通過減小來自用于運輸霧劑的氣體供應(yīng)410的氣體的流動速率來實現(xiàn)無源去溶劑化。為避免起因于中央通道氣體流動速率的約束，可使用兩個氣流，第一相對緩慢氣流提供霧劑運輸，且第二相對較快氣體供應(yīng)剛好在炬注射器將總中央通道氣體流動速率升高到所要值之前在下游進行供應(yīng)。

有源和無源去溶劑化方法可依據(jù)對任何有源去溶劑化系統(tǒng)中使用的溫度水平的需求而組合。

根據(jù)本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)的優(yōu)點之一是，其通過利用優(yōu)選地存在于任何情形中的系統(tǒng)的特征促進無源去溶劑化。確切地說，體現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)20準(zhǔn)許簡單調(diào)制霧劑到霧劑運輸布置50中的引入。霧劑到等離子體中的引入還可相對于噴灑脈沖串的開始而延遲，其方式是停止來自氣體供應(yīng)410的運載氣體的流動，例如閉合所述氣體供應(yīng)410的電磁閥420(圖9)。再次，所述過程可由電子控制器60自動控制或可由用戶手動地實現(xiàn)。

以下示范性操作工作流程/序列僅為了說明而提供，且當(dāng)然將理解，可改為使用動作的不同次序或不同動作。

在第一步驟中，氣體供應(yīng)410的電磁閥420閉合。接下來，控制器60將觸發(fā)信號發(fā)送到液體處置系統(tǒng)30和SAW噴霧器40以開始液體樣本到噴霧器的流動，且激活噴霧器。隨后發(fā)生短初始噴灑周期，在此期間不供應(yīng)運載氣體，因為電磁閥420保持閉合。在所述短初始噴灑周期之后，控制器60指示電磁閥420打開，從而導(dǎo)致運載氣體流動，運載氣體掃掠霧劑通過霧劑運輸布置50且到達等離子體中。同時，控制器60指示等離子體分析儀的計算機開始測量。

在初始延遲(初始噴灑周期，在此期間不供應(yīng)運載氣體)期間，霧劑有更多時間進行去溶劑化。任何非想要的大樣本液滴也可借助重力安定在霧劑運輸布置50內(nèi)部，使得其不載送到等離子體中且并不有害地影響分析測量值。換句話說，本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)20可另外被視為液滴去溶劑化/分離裝置(還參看下文)。此外，為避免由于來自氣體供應(yīng)410的氣體的供應(yīng)的調(diào)制而導(dǎo)致的等離子體參數(shù)的變化，可使用旁通系統(tǒng)。具體地說，可剛好在用于將霧劑噴射到等離子體中的注射器前包含三向電磁閥。在此布置中，在霧劑遞送的停止階段期間，旁通氣體進入等離子體。旁通流動速率可不同于運輸樣本霧劑的運載氣體的流動速率。旁通路徑還可裝備有額外噴霧器，額外噴霧器噴灑空白溶液以便維持停止階段期間等離子體中的恒定溶劑濃度。

使用經(jīng)延遲最終霧劑遞送的此方法在具有高運載氣體流動速率和低樣本遞送速率的緊湊型運輸系統(tǒng)的情況下尤其有吸引力，此時液滴蒸發(fā)的動力方面和間距非常重要。

應(yīng)注意，所有上文提及的額外氣體路徑可同樣用于實時霧劑氣體稀釋(必要時)?？赏ㄟ^添加氣體調(diào)節(jié)器或閥或通過更換現(xiàn)有氣體調(diào)節(jié)器或閥來實現(xiàn)實施方案。

具有進入霧劑運輸布置50的極高氣流(達10L/分鐘)的布置需要定位在霧劑運輸布置50的遠離SAW噴霧器40的端部(也就是說，霧劑運輸布置50的接近等離子體的端部)處的霧劑分裂器。此霧劑分裂器系統(tǒng)可改進霧劑去溶劑化，尤其在高樣本遞送速率的情況下。

通常用于霧劑改質(zhì)的另一方法為液滴尺寸過濾/分離?？墒褂梅治鲂偷入x子體譜測定中使用的各種已知類型的噴射腔室實現(xiàn)尺寸過濾(例如氣旋、碰撞珠粒、Scott型等)。因此，在一些實施例中，樣本引入系統(tǒng)包括用于液滴尺寸過濾(尤其用于定位在噴霧器與等離子體或火焰之間的較大液滴的移除)的噴射腔室。由SAW噴霧器產(chǎn)生的霧劑液滴的空氣動力行為(即，其初始起始位置、速度和移動方向)呈現(xiàn)為與液滴尺寸相關(guān)。通過來自氣體供應(yīng)410的運載氣體流的恰當(dāng)管理，可足夠強地影響較大液滴的軌道使得其可在液體表面附近分離。此因而提供將這些過大液滴再引導(dǎo)回到SAW 40的表面上的可能性，其在SAW 40的表面上可被再收集和再噴灑。

已經(jīng)僅借助于實例描述若干實施例。然而有經(jīng)驗的讀者將認(rèn)識到，可預(yù)期各種修改和添加。舉例來說，圖9的實施例暗示使用靜止設(shè)備，其中液體容器400中的樣本溶液經(jīng)由液體轉(zhuǎn)移管線和液體界面連續(xù)抽吸(經(jīng)典的布置)或通過移液管呈固著液滴130'的形式降落到SAW噴霧器40的表面上。然而，同樣預(yù)期無泵和無內(nèi)胎布置。圖式10和11中展示兩個此類布置。

在圖10中，SAW噴霧器40自身用作移液管?？瞻譙AW噴霧器40(圖10，左手側(cè)圖像)與液體容器400(圖10，左側(cè)第二)中的樣本溶液形成液體接觸。將襯底(舉例來說，其可如上文結(jié)合圖式6a-6h描述而涂覆)上的工作區(qū)域190浸沒到液體中，同時優(yōu)選地，IDT 110固持在液體的表面上方。一旦樣本已呈固著液滴的形式放置到工作區(qū)域190上，SAW噴霧器40就從液體容器(圖10，左側(cè)第三)撤回，且在固著液滴130'仍在適當(dāng)位置的情況下引入到霧劑運輸布置50中(在圖10的右手側(cè)圖像中以側(cè)部截面圖展示)。隨后，可如上文所描述發(fā)生來自固著液滴130'的液體噴灑和所得霧劑到等離子體中的運輸。

相比之下，圖11展示用于產(chǎn)生樣本霧劑且將其運輸?shù)降入x子體的替代無泵和無內(nèi)胎布置的各種側(cè)部和前部截面圖。圖11中，SAW噴霧器40形成樣本引入系統(tǒng)20的組成部分。SAW噴霧器40可在噴灑期間浸沒到液體容器400中，使得SAW噴霧器40直接接觸液體容器400中的樣本溶液。從圖11可以看出，霧劑運輸布置50在SAW噴霧器40浸沒到樣本液體中且噴灑發(fā)生時形成與液體容器400的密閉/氣密性系統(tǒng)。

因此，在圖10和11的布置中，整個液體饋送系統(tǒng)以及各種液體路徑變得不必要。圖10和11的實施例利用SAW噴霧器40的相對于現(xiàn)有技術(shù)噴霧器減小的尺寸，以及SAW 噴霧器在自抽吸模式中和垂直/傾斜定向中(圖8a-8c)操作的能力。避免使用泵和液體饋送管線的樣本引入系統(tǒng)(例如圖10和11中說明的系統(tǒng))對于快速半定量乃至定量化學(xué)分析尤其有吸引力。在此分析中，由于樣本遞送速率的變化而產(chǎn)生的分析信號的可能改變可通過使用內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)來緩和。

如圖12中所展示，還預(yù)期霧劑的混合。舉例來說，霧劑可在SAW噴霧器40的表面上方混合。可實現(xiàn)雙噴霧器設(shè)計，其中(例如)可針對樣本溶液采用一個噴霧器，且可針對標(biāo)準(zhǔn)(使用線上標(biāo)準(zhǔn)添加方法)或針對空白樣本(線上稀釋)采用第二噴霧器，等等。

或者，可改為在噴霧器工作表面上混合液體。這些液體可為稀釋劑、內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)、基質(zhì)改質(zhì)劑等。其可經(jīng)由相同或經(jīng)由如圖13a中所展示的單獨個別液體界面饋送到SAW噴霧器40的工作區(qū)域190上。相同方法還可用于先前沉積于噴霧器表面上且已如圖13b中所展示在其上干燥(干燥樣點分析)的任何樣本的溶解和改質(zhì)。

最后，本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)、噴霧器和方法適合于多種清潔技術(shù)。所有類型的噴霧器的固有性質(zhì)中的一者為經(jīng)溶解固體在工作表面的潤濕邊界上的沉積。SAW噴霧器的高效率和無孔性質(zhì)使沉積不太突出和有害，但一些沉積仍是可能的且在這種情況下需要采取步驟解決所述問題。

在第一清潔技術(shù)中，SAW噴霧器40可放置于具有流動的沖洗溶液的容器(例如，沖洗臺)中。為促進清潔過程，SAW噴霧器40可在沖洗期間激勵。

在第二技術(shù)中，經(jīng)激勵SAW噴霧器40的工作區(qū)域190可用沖洗溶液噴射。

在第三技術(shù)中，SAW噴霧器40的工作區(qū)域190可用沖洗溶液噴射，同時SAW噴霧器非活躍(即，未激勵)。使用過的沖洗溶液可收集在排放容器中。

第二和第三清潔方法可任選地一起實行。

本發(fā)明的實施例具有各種應(yīng)用。舉例來說，上文概述的技術(shù)適于微樣本的分析，例如噴霧器表面上樣本的(半)定量分析。舉例來說，可以此方式分析指紋或可溶性固體(在此些固體樣本已經(jīng)添加到SAW噴霧器40的表面時其液體分解、溶解或解吸附之后)。還可使用本文中所描述的系統(tǒng)、噴霧器和方法有利地實行流微注射、連字符技術(shù)(例如將SAW噴霧器介接到下游液相層析、毛細管電泳、離子層析等)。

需要絕對消除交叉污染的重要應(yīng)用(例如“血點分析”)也較好地適合于此處描述的概念，因為可以采用單次使用式便宜的SAW芯片。

由于SAW噴霧器不存在堵塞問題而促進具有高總?cè)芙夤腆w(TDS)含量的樣本的分析。

所述技術(shù)還歸因于高噴灑效率而較好地適合于納米顆粒分析，這改進粒度和數(shù)目濃度的確定的準(zhǔn)確性和精確度兩者。

歸因于高噴灑效率且歸因于所使用的極高頻率和低功率，單顆細胞分析為有利的。低功率和高頻率使細胞毀壞最小化。

自動化高樣本處理量分析是可能的。

可通過樣本遞送速率(其線性地取決于施加到SAW噴霧器40的功率)的實時變化實現(xiàn)具有大范圍的分析物或基質(zhì)元素濃度的樣本的分析。