專利名稱:一種矩形波導(dǎo)微波等離子體光源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種矩形波導(dǎo)微波等離子體光源，包括矩形波導(dǎo)諧振腔，載氣模塊，調(diào)節(jié)模塊，光路模塊，電路控制系統(tǒng)，維持氣控制系統(tǒng)，樣品載氣控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型提供了一種矩形波導(dǎo)微波等離子體光源，激發(fā)能量可以從200瓦到數(shù)千瓦，在電路控制系統(tǒng)的作用下，微波能量在諧振腔中將通過的載氣電離形成等離子體，這種等離子體含有樣品光譜信息并可以通過光路模塊傳遞出來，以實(shí)現(xiàn)對介質(zhì)氣中的物質(zhì)進(jìn)行分析的目的。
【專利說明】一種矩形波導(dǎo)微波等離子體光源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及精密分析儀器領(lǐng)域，尤其涉及一種矩形波導(dǎo)微波等離子體光源?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002] 矩形波導(dǎo)是某一形式的電磁波在金屬諧振腔中進(jìn)行能量傳遞的裝置。以微波頻段 在金屬矩形腔中進(jìn)行能量交換就是矩形微波諧振，它可以提供很高的能量，例如：家用的微 波爐、商用的微波加熱、烘干設(shè)備等，就是利用微波在金屬矩形腔中的諧振產(chǎn)生能量為人們 服務(wù)。上述的這些舉例中的設(shè)備對微波能量的許多技術(shù)參數(shù)，例如微波能量穩(wěn)定性等，要求 并不高。作為儀器分析使用的微波目前僅限于在同軸諧振腔內(nèi)諧振產(chǎn)生等離子體，它的激 發(fā)能量受到了限制（一般小于200瓦）。鑒于科學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展，探索儀器分析使用的高能 量、高穩(wěn)定性微波等離子體的發(fā)生成為必然。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型提供了一種矩形波導(dǎo)微波等離 子體光源，激發(fā)能量可以達(dá)到數(shù)千瓦，在電路控制系統(tǒng)的作用下，微波能量在諧振腔中將通 過的載氣電離形成等離子體，這種等離子體含有樣品光譜信息并可以通過光路模塊傳遞出 來，以實(shí)現(xiàn)對介質(zhì)氣中的物質(zhì)進(jìn)行分析的目的。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的一種矩形波導(dǎo)微波等離子體光源，包括：
[0005] 矩形波導(dǎo)諧振腔；
[0006] 用于將微波能量輸送到矩形波導(dǎo)諧振腔中的電路控制系統(tǒng)，連接于所述矩形波導(dǎo) 諧振腔的一側(cè)端面上；
[0007]載氣模塊，包括連接至維持氣控制系統(tǒng)并將維持氣輸送至矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)的維 持氣輸送通道，以及連接至樣品載氣控制系統(tǒng)并將樣品載氣輸送至矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)的樣 品載氣輸送通道；
[0008]用于將維持氣與樣品載氣的混合氣在矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)受微波激發(fā)產(chǎn)生微波等 離子體時(shí)所發(fā)出的光信號導(dǎo)出至分析儀器的光路模塊；
[0009] 用于向矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)提供維持氣的維持氣控制系統(tǒng)；及
[0010] 用于向矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)提供樣品載氣的樣品載氣控制系統(tǒng)。
[0011] 所述矩形波導(dǎo)諧振腔滿足以下條件：
[0012] a= 0? 7 入，b=a/2, 1 =入 /2，入=122. 2mm，
[0013] 其中a、b、1分別為矩形波導(dǎo)諧振腔的寬、高、長，A為波導(dǎo)波長。
[0014]所述載氣模塊，包括在所述矩形波導(dǎo)諧振腔的上、下端面中心位置貫通設(shè)置的石 英外管，所述樣品載氣輸送通道以及所述維持氣輸送通道連接至所述石英外管內(nèi)。
[0015]所述石英外管的下端設(shè)置有柱塞，所述維持氣輸送通道及所述樣品載氣輸送通道 開設(shè)在所述柱塞內(nèi)；所述樣品載氣輸送通道內(nèi)設(shè)置有與所述電路控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)以完成耦 合探針功能的導(dǎo)氣銅管，所述導(dǎo)氣銅管與所述石英外管同軸并向上延伸至所述矩形波導(dǎo)諧 振腔的內(nèi)部。
[0016] 所述光路模塊靠近所述矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)部的中心點(diǎn)，包括由同軸設(shè)置的三個(gè)凸 透鏡組成的透鏡組以及用于安裝所述透鏡組的透鏡基座；所述透鏡組，包括靠近所述中心 點(diǎn)并將點(diǎn)光源折射形成平行光的第一凸透鏡，與第一凸透鏡相鄰并將平行光匯聚形成點(diǎn)光 源的第二凸透鏡，以及與第二凸透鏡相鄰并將點(diǎn)光源折射形成平行光的第三凸透鏡。
[0017] 所述第一凸透鏡、第二凸透鏡的直徑①為12cm，焦距f為6cm;所述第三凸透鏡直 徑①為6cm，焦距f為3cm。
[0018] 所述透鏡基座為設(shè)置有內(nèi)螺紋的筒狀結(jié)構(gòu)；所述第一凸透鏡、第二凸透鏡、第三凸 透鏡間隔設(shè)置在透鏡基座內(nèi)；所述透鏡基座內(nèi)還設(shè)置有用于卡住所述第一凸透鏡、第二凸 透鏡、第三凸透鏡的多個(gè)外螺紋鎖緊環(huán)。
[0019] 所述矩形波導(dǎo)微波等離子體光源，還包括調(diào)節(jié)模塊；所述調(diào)節(jié)模塊包括設(shè)置在所 述矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)并且可在矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)滑動(dòng)的反射滑板，以及與所述反射滑板相 連，用于帶動(dòng)所述反射滑板移動(dòng)的傳動(dòng)部。
[0020] 所述傳動(dòng)部包括用于傳動(dòng)的絲杠；所述絲杠穿過位于所述矩形波導(dǎo)諧振腔側(cè)壁上 具有內(nèi)螺紋的絲杠孔，一端與所述反射滑板可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接，另一端連接動(dòng)力源。
[0021] 技術(shù)原理：
[0022] 微波能是一種電磁能，因此它遵循電磁理論。駐波是頻率和振幅均相同、振動(dòng)方向 一致、傳播方向相反的兩列波疊加后形成的波，兩列波疊加后波形并不向前推進(jìn)。在矩形 波導(dǎo)諧振腔中，電磁場被限制在腔體內(nèi)，振蕩實(shí)際上是由電磁波在腔壁上來回反射而形成 的穩(wěn)定駐波。也就是入射波（推進(jìn)波）與反射波相互干擾而形成的波形不再向前推進(jìn)（僅 波腹上、下振動(dòng)，波節(jié)不移動(dòng)）的電磁波。
[0023] 矩形波導(dǎo)諧振腔是幾何形狀最簡單的一種空腔諧振器，是由一段兩端用導(dǎo)體板 封閉的矩形波導(dǎo)構(gòu)成的諧振腔，腔體的尺寸為aXbXl(a為矩形波導(dǎo)諧振腔體橫截面的 寬，b為矩形波導(dǎo)諧振腔體橫截面的高，1為矩形波導(dǎo)諧振腔體的長度）。在一定的腔體 尺寸下，不是任意波長的電磁波都能在腔中振蕩的，而只有那些能夠在腔中滿足一定駐波 分布的電磁波才能夠振蕩，它們的波導(dǎo)波長是由腔的尺寸所決定的。依據(jù)電磁理論得出 入/1.8〈a〈入，（入為波導(dǎo)波長），0〈b〈l1 =p?入/2,（p可以取1，2,3-)。在以上電磁 理論指導(dǎo)下，通過實(shí)踐得出本實(shí)用新型采用微波波導(dǎo)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)值，a= 0. 7A，b=a/2， 1=A/2。依據(jù)電磁理論，在矩形波導(dǎo)諧振腔中電場與磁場之間有90度相位差，電場瞬時(shí) 值達(dá)到純駐波振幅值的瞬間，磁場瞬時(shí)值為零，腔內(nèi)電場能量最大，磁場能量為零；在相隔 1/4周期的瞬間，磁場瞬時(shí)值達(dá)到純駐波的振幅值，電場瞬時(shí)值為零，腔內(nèi)磁場能量最大，電 場能量為零。腔體左右和前后四周的內(nèi)表面中心線處是純駐波磁場的波腹（磁場有最大的 切向分量），也是純駐波電場的波節(jié)（電場的切向分量為零）。在電磁能量（微波能量）足 夠大的情況下，就可以將此處的介質(zhì)氣體激發(fā)產(chǎn)生微波等離子體。
[0024] 此時(shí)，以純凈的氣體作為激發(fā)產(chǎn)生微波等離子體的維持氣，再通入含有樣品的氣 體進(jìn)入微波等離子體中共同激發(fā)產(chǎn)生等離子體，微波等離子體中就含有了樣品的成分，它 以光信號的形式傳遞出來。對此信號加以分析，就可以檢測得知待檢測樣品及其含量。因 此，在矩形波導(dǎo)諧振腔的側(cè)壁與微波等離子體中心位置之間安放一光路模塊，將微波等離 子體轉(zhuǎn)換成儀器可以檢測的光信號。
[0025] 依據(jù)光學(xué)原理，矩形波導(dǎo)諧振腔中的微波等離子體視為點(diǎn)光源，進(jìn)入光路模塊的 第一凸透鏡后出射平行光，平行光進(jìn)入第二凸透鏡后聚焦于一點(diǎn)，以此點(diǎn)為點(diǎn)光源進(jìn)入第 三凸透鏡后出射平行光。當(dāng)然，第三個(gè)雙凸透鏡采用比較小的焦半徑，這樣出射平行光可視 為點(diǎn)光源便于儀器接收，整體構(gòu)成光路模塊。
[0026] 在矩形波導(dǎo)諧振腔中產(chǎn)生微波等離子體是需要能量的，本實(shí)用新型采用的振蕩激 勵(lì)方式為探針耦合，通過它將微波能量輸送到矩形波導(dǎo)諧振腔中產(chǎn)生諧振并激發(fā)微波等離 子體，具體耦合探針為一銅管深入矩形波導(dǎo)諧振腔中相關(guān)部位，同時(shí)可以輸送樣品載體于 矩形波導(dǎo)諧振腔中。而為了控制產(chǎn)生微波等離子體，在耦合探針外套一石英外管，可以通入 產(chǎn)生微波等離子體的維持氣體。
[0027] 依據(jù)電磁理論，矩形波導(dǎo)諧振腔的腔壁有微小的變化，矩形波導(dǎo)諧振腔中的諧振 頻率會有微小的變化，也就是產(chǎn)生微波等離子體的能量有微小的變化。因此，在本實(shí)用新型 中采用在矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)一端放置移動(dòng)金屬滑板的調(diào)節(jié)模塊以微調(diào)微波等離子體，保持 穩(wěn)定的等離子體離子源。
[0028] 采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的矩形波導(dǎo)微波等離子體光源，具有以下有益效 果：
[0029] 1、該光源通過矩形波導(dǎo)諧振腔可以產(chǎn)生較大的激發(fā)能量，從而對通過維持氣控制 系統(tǒng)、樣品載氣控制系統(tǒng)和載氣模塊輸送至矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)的含有檢測物質(zhì)的氣體電離 形成等離子體；
[0030] 2、本實(shí)用新型的矩形波導(dǎo)微波等離子體光源同時(shí)還能夠?qū)υ谥C振腔內(nèi)電離形成 的等離子體所含有樣品光譜信息通過光路模塊傳遞出來，對樣品載氣中的物質(zhì)進(jìn)行分析， 從而使該光源能夠應(yīng)用于離子源精密分析領(lǐng)域；
[0031] 3、在矩形波導(dǎo)諧振腔中，采用a= 0. 7A，b=a/2, 1 =A/2,在微波能量滿足條 件的情況下，可以產(chǎn)生微波等離子體；
[0032] 4、通過所述透鏡組，可以將最終出射的平行光視為點(diǎn)光源便于儀器接收；
[0033] 5、所述導(dǎo)氣銅管既是樣品載氣通道又是耦合探針，使用方便；
[0034] 6、通過調(diào)節(jié)模塊，可以調(diào)節(jié)反射滑板的位置以實(shí)現(xiàn)對矩形波導(dǎo)諧振腔尺寸的微 調(diào)，使矩形波導(dǎo)諧振腔中的諧振頻率會有微小的變化，也就使得產(chǎn)生微波等離子體的能量 有微小的變化，從而能夠通過微調(diào)手段保持穩(wěn)定的等離子體離子源。

【附圖說明】

[0035] 圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 圖2為本實(shí)用新型中矩形波導(dǎo)諧振腔結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037] 圖3為本實(shí)用新型中載氣模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038] 圖4為本實(shí)用新型中石英外管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039] 圖5為本實(shí)用新型中導(dǎo)氣銅管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040] 圖6為本實(shí)用新型中基座結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041] 圖7為本實(shí)用新型中調(diào)節(jié)模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042] 圖8為本實(shí)用新型中手輪結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043] 圖9為本實(shí)用新型中反射滑板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044] 圖10為本實(shí)用新型中鎖緊螺母結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045] 圖11為本實(shí)用新型中光路模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046] 圖12為本實(shí)用新型中透鏡基座結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047] 圖13為本實(shí)用新型中第一凸透鏡結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048] 圖14為本實(shí)用新型中第三鎖緊環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049] 圖15為本實(shí)用新型中第二凸透鏡結(jié)構(gòu)示意圖。
[0050] 圖16為本實(shí)用新型中第二鎖緊環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051] 圖17為本實(shí)用新型中第三凸透鏡結(jié)構(gòu)示意圖。
[0052] 圖18為本實(shí)用新型中第一鎖緊環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0053] 圖19為本實(shí)用新型原理結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054] 圖20為本實(shí)用新型中光路模塊工作原理示意圖。
[0055] 圖中：1、矩形波導(dǎo)諧振腔；2、載氣模塊；3、調(diào)節(jié)模塊；4、光路模塊；5、電路控制系 統(tǒng)；6、維持氣控制系統(tǒng)；7、樣品載氣控制系統(tǒng)；11、法蘭結(jié)構(gòu)；12、腔體；13、通孔；131、通 孔；14、絲杠孔；15、光路導(dǎo)孔；21、石英外管；22、導(dǎo)氣銅管；23、柱塞；231、樣品載氣輸送通 道；232、臺肩；233、維持氣輸送通道；31、傳動(dòng)部；32、反射滑板；33、鎖緊螺母；311、手輪； 312、絲杠；313、連接柱；321、螺母槽；322、插入孔；41、透鏡基座；42、第二凸透鏡；43第二 鎖緊環(huán)；44、第一凸透鏡；45、第一鎖緊環(huán)；46、第三凸透鏡；47、第三鎖緊環(huán)；411、第一臺階； 412、第二臺階。

【具體實(shí)施方式】
[0056] 本實(shí)用新型針對目前現(xiàn)有的作為儀器分析使用的微波僅限于在同軸諧振腔內(nèi)諧 振產(chǎn)生等離子體的缺陷，使用矩形波導(dǎo)微波等離子體諧振腔，在電路控制系統(tǒng)的作用下，微 波能量在諧振腔中將通過的載氣電離形成等離子體，這種等離子體含有樣品光譜信息并可 以通過光路模塊傳遞出來，以作為離子源應(yīng)用于精密分析儀器中。
[0057] 以下通過附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0058] 參見圖1，本實(shí)用新型的矩形波導(dǎo)微波等離子體光源，包括矩形波導(dǎo)諧振腔1，載 氣模塊2,調(diào)節(jié)模塊3,光路模塊4,電路控制系統(tǒng)5,維持氣控制系統(tǒng)6,樣品載氣控制系統(tǒng) 7〇
[0059] 參見圖2所示，所述矩形波導(dǎo)諧振腔1包括一封閉金屬腔體12,在所述腔體12的 一側(cè)端面上設(shè)置有法蘭結(jié)構(gòu)11，連接有電路控制系統(tǒng)5,包括控制電路、磁控管和機(jī)動(dòng)調(diào)諧 器等，用于將適當(dāng)?shù)奈⒉芰枯斔偷骄匦尾▽?dǎo)諧振腔中，上述電路控制系統(tǒng)5為常規(guī)器件， 不做敘述。
[0060] 在所述腔體12的上、下端面正中位置分別設(shè)置有通孔13、131。如圖3?6所示， 載氣模塊2包括貫通所述通孔13、131的石英外管21，所述石英外管21的下端設(shè)置有柱塞 23,石英外管21的底部與柱塞23上的臺肩232緊密配合。
[0061] 所述柱塞內(nèi)開設(shè)有連接至維持氣控制系統(tǒng)6并將維持氣輸送至石英外管21內(nèi)的 維持氣輸送通道233,以及連接至樣品載氣控制系統(tǒng)7并將樣品載氣輸送至石英外管21內(nèi) 的樣品載氣輸送通道231。
[0062] 產(chǎn)生微波等離子體的維持氣通過維持氣通道233進(jìn)入石英外管21，待微波波導(dǎo)諧 振后激發(fā)形成等離子體。其中，維持氣的輸送通過維持氣控制系統(tǒng)6控制。本實(shí)用新型采 用高純凈氬氣作為等離子體維持氣。
[0063] 導(dǎo)氣銅管22為銅管式耦合探針，與所述石英外管21同軸，底部穿過樣品載氣輸送 通道231后與樣品載氣控制系統(tǒng)7相連接，并且與電路控制系統(tǒng)5相關(guān)聯(lián)以完成耦合探針 的功能，實(shí)現(xiàn)振蕩激勵(lì)作用。樣品載氣通過導(dǎo)氣銅管22后，與石英外管21中的維持氣混合。 本實(shí)用新型采用高純凈氬氣作為樣品載氣。所述維持氣控制系統(tǒng)6、樣品載氣控制系統(tǒng)7均 為常規(guī)設(shè)備，在此不做敘述。
[0064] 參見圖19,示出了矩形諧振腔中的氣體產(chǎn)生微波等離子體原理結(jié)構(gòu)示意。依據(jù)電 磁理論，在矩形波導(dǎo)諧振腔中，腔體的左、右和前、后側(cè)壁的內(nèi)表面中心線處，即區(qū)域20,是 純駐波磁場的波腹（磁場有最大的切向分量），也是純駐波電場的波節(jié)（電場的切向分量為 零）。在電磁能量（微波能量）足夠大的情況下，就可以將此處的介質(zhì)氣體激發(fā)產(chǎn)生微波等 離子體。
[0065] 在電磁理論指導(dǎo)下，通過實(shí)踐得出本實(shí)用新型采用微波波導(dǎo)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)值，a= 0.7 入，b=a/2，l=入/2〇
[0066]采用f=2450MHZ的微波，
[0067]因?yàn)槿?v/f，v= 3X108m，
[0068]那么人=3X108m/2450MHZ = 122. 2mm〇
[0069]因此，矩形波導(dǎo)諧振腔a=0.7人=0.7X 122. 2mm=85. 54mm，
[0070]則取a= 85. 5mm時(shí)，b=a/2 = 42. 7mm，1 =入/2 = 61.lmm〇
[0071] 滿足以上數(shù)據(jù)，矩形諧振腔中的波導(dǎo)就會以微波2450MHZ左右的頻率發(fā)生諧振， 并激發(fā)矩形諧振腔中的氣體產(chǎn)生微波等離子體。
[0072] 圖11?18示出了光路模塊4的結(jié)構(gòu)，所述光路模塊4通過位于腔體12側(cè)壁上的 光路導(dǎo)孔15處嵌入矩形波導(dǎo)諧振腔中，包括由第一凸透鏡44、第二凸透鏡42、第三凸透鏡 46間隔設(shè)置組成的透鏡組以及用于安裝所述透鏡組的透鏡基座41
[0073] 所述透鏡基座41可以為發(fā)黑處理后的鋁合金材料的筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁設(shè)有能夠與 多個(gè)外螺紋的鎖緊環(huán)相互配合的內(nèi)螺紋。所述多個(gè)鎖緊環(huán)為鋁合金材料并發(fā)黑處理。
[0074] 在所述透鏡基座41位于所述第二凸透鏡42遠(yuǎn)離所述第一凸透鏡44的一側(cè)設(shè)置 有徑向向內(nèi)用于卡住第二凸透鏡42的第二臺階412 ;在所述透鏡基座41位于所述第三凸 透鏡46靠近所述第二凸透鏡42 -側(cè)的位置設(shè)置有徑向向內(nèi)用于擋住第三凸透鏡46的第 一臺階411。如圖11、12所示，透鏡組的安裝結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系為依次設(shè)置的第一鎖緊環(huán)45、 第一凸透鏡44、第二鎖緊環(huán)43、第二凸透鏡42、第二臺階412、第一臺階411、第三凸透鏡 46、第三鎖緊環(huán)47。
[0075] 所述透鏡組的三個(gè)凸透鏡均為雙凸透鏡。所述第三凸透鏡46參數(shù)采用①=6cm、 f= 3cm。第二凸透鏡42與第一凸透鏡44的參數(shù)均采用①=12cm、f= 6cm。以上透鏡 放置均位于同一中心軸線上。
[0076] 參見圖20,顯示了光路模塊4的光學(xué)原理。依據(jù)光學(xué)理論中的費(fèi)馬原理，將等離子 體電離的區(qū)域20視為點(diǎn)光源，那么，它的發(fā)射光通過第一凸透鏡44后形成平行光經(jīng)過第二 凸透鏡42折射后聚焦于一點(diǎn)，放置透鏡時(shí)使第三凸透鏡46的焦點(diǎn)位置與第二凸透鏡44的 焦點(diǎn)位置重合，那么此處的點(diǎn)光源通過第三凸透鏡46后形成平行光，由于它的透鏡參數(shù)變 化，在檢測儀器中可視為此時(shí)的出射平行光為平行光點(diǎn)光源，此時(shí)它攜帶的樣品的光譜信 息沒有變化，而作為分析儀器點(diǎn)光源就非常實(shí)用、方便，可以直接作為儀器離子源與分析儀 器中光學(xué)單色儀或其它檢測接收部分連接。
[0077] 參見圖7?10,示出了調(diào)節(jié)模塊3結(jié)構(gòu)。所述調(diào)節(jié)模塊3包括設(shè)置在所述矩形 波導(dǎo)諧振腔內(nèi)并且可在矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)滑動(dòng)的反射滑板32,以及與所述反射滑板32相 連，用于帶動(dòng)所述反射滑板移動(dòng)的傳動(dòng)部31。
[0078] 所述傳動(dòng)部31包括用于傳動(dòng)的絲杠312 ;在腔體12與法蘭結(jié)構(gòu)11相對的一側(cè)端 面中心位置開設(shè)有一內(nèi)螺紋的絲杠孔14,所述絲杠312穿過所述絲杠孔14, 一端與所述反 射滑板32可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接，另一端連接動(dòng)力源（圖中未示出）。所述動(dòng)力源可以為人力，也 可以是其他動(dòng)力機(jī)構(gòu)，諸如電機(jī)等。本實(shí)施例中采用人力輸入，所述絲杠412連接有一手輪 311，通過轉(zhuǎn)動(dòng)手輪311帶動(dòng)絲杠312旋轉(zhuǎn)，從而絲杠312帶動(dòng)所述反射滑板32滑動(dòng)以微調(diào) 微波等離子體來保持穩(wěn)定的等離子體的穩(wěn)定。
[0079] 所述絲杠312靠近反射滑板32的端部設(shè)置有向外伸出的連接柱313,連接柱313 的端部設(shè)置有外螺紋，該連接柱313插入到所述反射滑板32中心位置的插入孔322內(nèi)，并 與位于反射滑板32另一側(cè)的一鎖緊螺母33螺紋連接。所述鎖緊螺母33嵌入在所述反射 滑板32中的螺母槽321內(nèi)。所述連接柱313端部與所述鎖緊螺母33連接后，所述連接柱 313能夠在插入孔322內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0080] 將本實(shí)用新型作為離子源安裝在安捷倫發(fā)射光譜儀ICP--0ESE-700上進(jìn)行試驗(yàn)， 得出相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：
[0081]

【權(quán)利要求】
1. 一種矩形波導(dǎo)微波等離子體光源，其特征在于，包括： 矩形波導(dǎo)諧振腔； 用于將微波能量輸送到矩形波導(dǎo)諧振腔中的電路控制系統(tǒng)，連接于所述矩形波導(dǎo)諧振 腔的一側(cè)端面上； 載氣模塊，包括連接至維持氣控制系統(tǒng)并將維持氣輸送至矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)的維持氣 輸送通道，以及連接至樣品載氣控制系統(tǒng)并將樣品載氣輸送至矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)的樣品載 氣輸送通道； 用于將維持氣與樣品載氣的混合氣在矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)受微波激發(fā)產(chǎn)生微波等離子 體時(shí)所發(fā)出的光信號導(dǎo)出至分析儀器的光路模塊； 用于向矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)提供維持氣的維持氣控制系統(tǒng)；及 用于向矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)提供樣品載氣的樣品載氣控制系統(tǒng)。2. 如權(quán)利要求1所述的矩形波導(dǎo)微波等離子體光源，其特征在于，所述矩形波導(dǎo)諧振 腔滿足以下條件： a = 0.7A，b = a/2，l =入/2，λ = 122. 2mm， 其中a、b、1分別為矩形波導(dǎo)諧振腔的寬、高、長，λ為波導(dǎo)波長。3. 如權(quán)利要求1或2所述的矩形波導(dǎo)微波等離子體光源，其特征在于，所述載氣模塊， 包括在所述矩形波導(dǎo)諧振腔的上、下端面中心位置貫通設(shè)置的石英外管，所述樣品載氣輸 送通道以及所述維持氣輸送通道連接至所述石英外管內(nèi)。4. 如權(quán)利要求3所述的矩形波導(dǎo)微波等離子體光源，其特征在于，所述石英外管的下 端設(shè)置有柱塞，所述維持氣輸送通道及所述樣品載氣輸送通道開設(shè)在所述柱塞內(nèi)。5. 如權(quán)利要求4所述的矩形波導(dǎo)微波等離子體光源，其特征在于，所述樣品載氣輸送 通道內(nèi)設(shè)置有與所述電路控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)以完成耦合探針功能的導(dǎo)氣銅管，所述導(dǎo)氣銅管 與所述石英外管同軸設(shè)置并向上延伸至所述矩形波導(dǎo)諧振腔的內(nèi)部。6. 如權(quán)利要求1或2所述的矩形波導(dǎo)微波等離子體光源，其特征在于，所述光路模塊的 位置靠近所述矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)部的中心點(diǎn)，包括由同軸設(shè)置的三個(gè)凸透鏡組成的透鏡組 以及用于安裝所述透鏡組的透鏡基座；所述透鏡組，包括靠近所述中心點(diǎn)并將點(diǎn)光源折射 形成平行光的第一凸透鏡，與第一凸透鏡相鄰并將平行光匯聚形成點(diǎn)光源的第二凸透鏡， 以及與第二凸透鏡相鄰并將點(diǎn)光源折射形成平行光的第三凸透鏡。7. 如權(quán)利要求6所述的矩形波導(dǎo)微波等離子體光源，其特征在于，所述第一凸透鏡、第 二凸透鏡的直徑Φ為12cm，焦距f為6cm ;所述第三凸透鏡直徑Φ為6cm，焦距f為3cm。8. 如權(quán)利要求6所述的矩形波導(dǎo)微波等離子體光源，其特征在于，所述透鏡基座為設(shè) 置有內(nèi)螺紋的筒狀結(jié)構(gòu)；所述第一凸透鏡、第二凸透鏡、第三凸透鏡間隔設(shè)置在透鏡基座 內(nèi)；所述透鏡基座內(nèi)還設(shè)置有用于卡住所述第一凸透鏡、第二凸透鏡、第三凸透鏡的多個(gè)外 螺紋鎖緊環(huán)。9. 如權(quán)利要求1或2所述的矩形波導(dǎo)微波等離子體光源，其特征在于，還包括調(diào)節(jié)模 塊；所述調(diào)節(jié)模塊包括設(shè)置在所述矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)并且可在矩形波導(dǎo)諧振腔內(nèi)滑動(dòng)的反 射滑板，以及與所述反射滑板相連，用于帶動(dòng)所述反射滑板移動(dòng)的傳動(dòng)部。10. 如權(quán)利要求9所述的矩形波導(dǎo)微波等離子體光源，其特征在于，所述傳動(dòng)部包括絲 杠；所述絲杠穿過位于所述矩形波導(dǎo)諧振腔側(cè)壁上具有內(nèi)螺紋的絲杠孔，一端與所述反射 滑板可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接，另一端連接動(dòng)力源。
【文檔編號】H05H1-46GK204272477SQ201420777688
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