激光剥蚀平台载样装置的制作方法

本实用新型涉及一种激光器采样系统的改进，尤其涉及一种用于coherent激光系统的剥蚀平台载样装置的改进，属于原位微区分析领域。

背景技术：

激光技术发展初期，能量耦合效率较低，分馏严重，分析精度较差。随后四倍频(266nm)和五倍频(213nm)的nb:yag激光器相继出现，尤其当193nmarf准分子气体激光器的出现大大推进了微区技术的发展，这种激光器轰击出的气溶胶粒径不仅分布均匀、离子化效率更高，轰击坑形状完好，分馏效应弱，而且对基体匹配校准的需求大大降低，分析精度和准确度都有所提高。自1985年gray首次将激光剥蚀技术与icp-ms(inductivelycoupledplasma-massspectrometer)联用以来，因其成本低、效率高、空间分辨率高的特点，该技术不论在仪器结构性能还是在分析应用的研究领域均取得了重大进展，甚至已成为固体样品微区分析的首选方法。

一般，激光剥蚀系统由激光发生器和剥蚀平台组成，激光发生器分固态和气态两种，常用的纳秒激光器有固态nd:yag激光发生器和准分子arf激光发生器。剥蚀平台包括光束传输系统(棱镜系统)、样品池和显微观测系统。剥蚀池是一个完全封闭的盒体，上部是带有氟化钙玻璃的盖板。好的剥蚀池具有容易更换样品、气密性严、便于快速冲洗等特点。水平的激光束经45°棱镜反射后，通过聚焦系统聚焦到样品表面。巨大的激光能量轰击样品表面时使得样品气化，然后由载气将气溶胶样品运送出样品池。由于激光每次剥蚀样品之间会产生约0.08秒的空白，而icp-ms检测器是连续工作的，因此当la与icp-ms联用时采集到的信号为锯齿状。好的剥蚀池应能够快速、稳定输出气溶胶样品，方可将气溶胶的损失降低到最小。因此，剥蚀池的设计及后续管道的设计对信号的平滑性会产生很大的影响。

为改善la与icp-ms联用时计数值的波动，目前通常是在激光器和等离子质谱仪之间加一个混样器皿，使激光剥蚀出的气溶胶样品在进入质谱仪前有一个停顿、并充分混合，最终使质谱仪接收的信号连续平滑。该技术虽然能够得到一个连续平滑的信号，但气溶胶样品在混样器皿中停顿、混合过程会使质谱仪接收的瞬时信号延迟。信号延迟对于需要检测瞬时信号的样品(如矿物样品中的包体)来说，由于气溶胶在传输过程中与基体进行混杂，因此无法分辨包体与基体成分的差别。

coherent激光器配有一个直径为5.5cm的圆柱形样品舱的剥蚀池。而国内地质样品一般为两种，一种为直径是1英寸的环氧树脂靶，另一种是的薄片。利用la-icp-ms技术测试地质样品时往往采用多外标法校准，这就要求在样品舱中放入样品的同时还要有足够的空间容纳多个标准物质。而目前的剥蚀池只能容纳1-2个待测试样品，需要频繁更换样品，不仅操作麻烦、效率低，而且对仪器的稳定性也不利。另外，气溶胶样品在圆孔状的剥蚀窗口内易形成一高速旋转气流，不易快速排出剥蚀池。因此，开发出一中可容纳多个样品，并能瞬时输出平滑信号的剥蚀池对于利用la-icp-ms分析测试地质样品十分必要。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型旨在提供一种测试分析精度好、工作效率高的激光剥蚀平台载样装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：它包括具有载气入口和载气出口的密闭样品池、通过移动机构安装于该样品池中的靶座、固定在所述样品池表面的氟化钙玻璃片；所述样品池由池壁上具有两个载气入口的池体、将该池体密闭的池盖构成，该池盖的表面开设有剥蚀窗口，该剥蚀窗口的侧壁上开设有载气出口，固定在池盖表面的氟化钙玻璃片将剥蚀窗口密封；所述移动机构由竖直安装在池体中的至少两根轮轴、固定在各轮轴上的皮带轮、侧立环绕在两皮带轮上的皮带、固定在其中一根轮轴上的从动锥齿轮、安装在池体上并与该从动锥齿轮啮合的主动锥齿轮构成；所述靶座为多个，各靶座由固定在皮带表面的样品舱、位于样品舱中的弹簧、固定在样品舱上的舱盖构成。

剥蚀窗口是由一个圆弧面与两个呈八字形分布的平面构成的凸轮状结构，载气出口位于两平面之间；载气出口位于池盖的背面，所述两载气入口位于池体的正面并靠近池底的位置，两载气入口对称地分布于载气出口的两侧；载气出口与固定在池盖上的出气嘴连接，各载气入口通过分别固定在池体上的进气嘴与三通管连接；主动锥齿轮与固定在盒体上的步进电机连接。

与现有技术比较，本实用新型由于采用了上述技术方案，在传统结构的基础上进行了改进，因此具有以下优点：

1)将圆孔状的剥蚀窗口改为了凸轮或桃形结构，因此能够引导载气携带样品气溶胶经载气出口快速、彻底输出，克服了传统结构容易形成涡流而导致气溶胶难以快速、完全输出的缺陷。

2)将原来的一个载气入口改为了对称分布的两个、并采用三通管连接两载气入口，可保持气体在内腔两侧压力平衡、避免载气在池体内滞留。

3)采用步进电机驱动的移动机构，可快速准确地实现靶座移动，减轻了劳动强度、提高了操作效率。

4)在皮带上固定多个样品舱，因此可一次安装多个标准样本，避免了原来需频繁拆开池盖更换样品的麻烦、提高了工作效率。

5)样品舱中增加了弹簧，因此能够对薄片样品或环氧树脂靶标顶紧定位，可保证各样品表面均处于同一平面，方便快速聚焦。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中的俯视图；

图3是图1中的a—a剖视图；

图4是图1中的b向视图。

图中：池盖1、皮带轮2、样品3、舱盖4、弹簧5、样品舱6、池体7、轮轴8、从动锥齿轮9、主动锥齿轮10、步进电机11、皮带12、压盖13、氟化钙玻璃片14、载气出口15、剥蚀窗口16、出气嘴17、进气嘴18、圆弧面19、平面20。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1～4所示：样品池由池壁上开设有两个载气入口(图中未标示出)的池体7、通过螺钉(图中未标示出)固定在该池体上并将其密闭的池盖1构成。该池盖的表面开设有剥蚀窗口16，该剥蚀窗口的侧壁上开设有与所述样品池连通的载气出口15；通过压盖13固定在池盖1表面的氟化钙玻璃片14将剥蚀窗口16密封。池体7中有移动机构，该移动机构由通过轴承(图中未标示出)竖直安装在池底的至少两根轮轴8、固定在各轮轴8上的皮带轮2、侧立环绕在两皮带轮2上的皮带12、固定在其中一根轮轴8上的从动锥齿轮9、通过轴承安装在池壁上并与该从动锥齿轮啮合的主动锥齿轮10构成。为了避免皮带12滑脱，皮带轮2两端均带有档边；为了避免皮带12松弛，在主动皮带轮与从动皮带轮之间还可以设置多个皮带张紧轮(图中为此标示出)。皮带12上均匀分布有多个靶座，各所述靶座由固定在皮带12表面的样品舱6、位于样品舱6中的弹簧5、固定在样品舱6上的舱盖4构成。为了便于载气流动，在样品舱6采用底部开设有舱口(图中未标示出)的筒状结构；同理，舱盖4的顶部也开设有舱口。样品舱6与皮带皮带12之间的固定方式有多种形式，如磁力吸附固定、粘胶固定、弹性胶圈捆绑固定、螺钉连接固定、卡槽固定等。

为了便于气溶胶快速排除、避免气流在剥蚀窗口16中形成涡流，剥蚀窗口16采用一个圆弧面19与两个呈八字形分布的平面20构成的凸轮状结构，载气出口15设置在两平面20之间。

为了保证样品池内各部分压力平衡，同时也为了避免形成死角，载气出口15设置在池盖1的背面，所述两载气入口设置在池体7正面并靠近池底的位置，且两载气入口对称地分布于载气出口15的两侧。为了便于连接气管，在池盖1上固定有与载气出口15连通的出气嘴17，在池体7上固定有与对应载气入口连通的进气嘴18，两进气嘴18通过气管(图中未标示出)与三通管连接。

为了提高效率、降低劳动强度，在池体7上固定有与主动锥齿轮10连接的步进电机11。

为了提高样品池的密封性，在池体7与池盖1之间、主动锥齿轮轴与池体7之间均设置有密封圈(图中未示出)。

使用时，通过手动或步进电机11驱动皮带12运动，直至所需的那个靶座运动至剥蚀窗口16处；输入载气、开启真空泵，用激光照射该靶座中的样品3即可。