專利名稱：感應耦合等離子體對準裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種感應耦合等離子體對準裝置，具體地，本發明涉及在感應耦合等離子體炬中產生的等離子體相對于采樣裝置的對準，該采樣裝置用于對由等離子體發出的光進行采樣，或者用于對在等離子體內生成的離子進行采樣。
背景技術：
已知感應耦合等離子體是用于激發和/或電離樣本材料的源，以通過質譜測量法(ICP-MS)或發射光譜測量法(ICP-OES)來分析樣本的成分。
US 4,682,026和US 4,551,609示出了典型的感應耦合等離子體源。通過利用在線圈中驅動的RF電流在氣體中形成等離子體。該氣體被限制在穿過該線圈的炬中。通過該炬中的內管將樣本材料引入到等離子體內，該材料由承載氣體流承載。
通過采樣板或采樣錐中的孔對來自等離子體的離子或光子進行采樣。為了使得能夠檢測到極低濃度的分析物質(species)，應該使該孔與等離子體的含有最高比例的被電離或激發的分析物質的部分很好地對準。在現有技術的等離子體源中，通過相對于該孔移動RF電子設備、等離子體源所安裝到的線圈、以及炬來實現對準。在US 5,185,523中給出了用于微波感應等離子體的使源運動的這種類型的工作臺系統的示例，其中磁控管和微波功率源安裝在該工作臺上。
該現有技術的方法所具有的相關問題在于電子設備體積大且笨重。通常為了移動該笨重的電子設備，必須在電子設備外殼、線圈和炬下面設置運動系統，以避免使用懸臂(cantilever)。因而它們難于進行維護，并且在發生溢出時易于與酸性樣本溶液接觸。這種運動系統還比較昂貴。為了使來自該源的雜散RF輻射(該輻射可能對其它儀器有負面影響)最小，需要仔細地設置可靠的電接地(electrical earth)。在必須移動待接地的組件時這種接地更加復雜并且可靠性較低。由于為了將高達2kW的功率有效地傳輸到等離子體內而必須具有良好的阻抗匹配程度，因此也希望將線圈固定在電子設備上。在某些現有技術的對準系統中，電子設備已經相對于采樣孔固定，并且通過移動線圈和炬(這種方法需要較寬范圍的阻抗匹配)而實現的調整可靠性較低且昂貴。
鑒于上述討論，需要一種改進的感應耦合等離子體對準裝置。
發明內容
根據本發明的第一方面，提供了一種感應耦合等離子體對準裝置，包括線圈，用于在氣體中產生感應耦合等離子體，該線圈具有第一軸線；炬，其至少部分地穿過所述線圈，該炬具有第二軸線；以及調節機構，用于調節所述炬相對于所述線圈的位置，從而改變所述第一軸線和第二軸線的相對配置。
根據本發明的第二方面，提供了一種感應耦合等離子體源組件，包括線圈，用于在氣體中產生感應耦合等離子體，該線圈具有第一軸線；炬，其至少部分地穿過所述線圈，該炬具有第二軸線；以及調節機構，用于調節所述炬相對于所述線圈的位置，從而改變所述第一軸線和第二軸線的相對配置。
通過本發明的這些方面，可以在所述線圈內產生所述炬的基本獨立的運動，而使所述線圈保持靜止。可以僅移動所述炬的主要部分和所述調節機構的一部分。因此不必移動相對龐大且笨重的電子設備，從而使得可以使用較簡單且成本較低的對準裝置。
可以使電子設備相對于采樣孔固定，還可以將其牢固地連接到采樣孔并接地，從而降低RF輻射。在后者的情況下，所述線圈相對于電子設備不運動，并且可以牢固地連接到那些電子設備的輸出，從而減小阻抗匹配所需的調節范圍。
可以將所述炬調節機構制造成使得其較輕并且被設置為只移動相對輕的炬。于是，所述炬調節機構可以被定向為避免由于樣本溢出而與酸性溶液接觸，并且易于進行維護。
在一個實施例中，所述對準機構被設置用來調節所述第二軸線與第一軸線之間的角度。
在另一實施例中，所述對準機構被設置用來調節所述第二軸線與第一軸線之間的距離。
在另一實施例中，所述對準機構被設置用來調節所述第二軸線與第一軸線之間的角度并調節所述第二軸線與第一軸線之間的距離。
在另一實施例中，所述第二軸線保持基本平行于所述第一軸線，并且所述對準機構被設置用來調節所述第二軸線與第一軸線之間的距離。
在另一實施例中，所述線圈被保持為相對于用于對來自等離子體的光子或離子進行采樣的采樣孔基本固定在適當的位置處。
在上述這些實施例中的任何一個中，所述第一軸線可以縱向延伸穿過所述線圈，并且所述第二軸線可縱向延伸穿過所述炬。
在上述這些實施例中的任何一個中，感應耦合等離子體源可以包括所述對準裝置，或者感應耦合等離子體光譜儀可以包括所述對準裝置。
根據本發明的第三方面，提供了一種通過調節其中產生至少部分等離子體的炬相對于圍繞所述炬的至少一部分的等離子體產生線圈的位置，使感應耦合等離子體與采樣孔對準的方法。
還提供了一種使感應耦合等離子體與采樣孔對準的方法，其中調節炬的軸線與線圈的軸線之間的角度。
還提供了一種使感應耦合等離子體與采樣孔對準的方法，其中調節炬的軸線與線圈的軸線之間的間距。
還提供了一種使感應耦合等離子體與采樣孔對準的方法，其中調節炬的軸線與線圈的軸線之間的角度和間距。
還提供了一種使感應耦合等離子體與采樣孔對準的方法，其中在使炬的軸線相對于線圈的軸線運動的同時使炬的軸線保持基本平行于線圈的軸線。
還提供了一種使感應耦合等離子體與采樣孔對準的方法，其中所述線圈相對于所述采樣孔保持靜止，并且所述炬在所述線圈內運動。
其他優選特征在隨后的描述及所附權利要求中提出。
可以按照多種方式來實施本發明，現在將參照附圖僅以示例的方式描述一些實施例，在附圖中圖1表示典型ICP-MS系統的線圈、炬和采樣板的剖視圖；圖2表示當炬和線圈的組合一起相對于采樣孔未對準時由ICP-MS測量的多個典型分析物質的信號變化；圖3表示與圖2中的數據等價的數據，但是已經在線圈內將炬重新調節到適當的位置以補償該未對準；圖4表示在與圖3相同的條件下由ICP-MS測量的雙帶電物質和氧化物物質的比率的曲線圖；圖5和圖6分別表示本發明的炬調節機構的一個實施例的立體圖和端視圖；圖7表示本發明的炬調節機構的一個實施例的一部分的立體圖，其具有橫向撓曲(cross-flexure)樞軸；圖8表示本發明另一實施例的立體圖，其中可以相對于線圈的軸線的角度調節炬的軸線的角度；圖9和圖10表示當通過相對于線圈的軸線的角度調節炬的軸線的角度來進行等離子體對準時的線圈、以及炬和線圈軸線。圖9表示圍繞位于穿過線圈中心的平面中的樞軸使炬繞樞軸地轉動的效果。圖10表示圍繞位于遠離線圈的平面中的樞軸使炬繞樞軸地轉動的效果。
在所有附圖中，相同的附圖標記表示對應的部分。
具體實施例方式
根據以下發現提出了本發明，即，可以使炬在相對于采樣孔固定的線圈內運動，而不會使該運動對整個等離子體源和光譜儀的分析結果帶來顯著的不利影響。
感應耦合等離子體是不均勻的。眾所周知，在均衡條件下，等離子體內的不同區域處于不同的溫度；例如參見T.Hasegawa，M.Umemoto，H.Haraguchi，C.Hsiech以及A.Montaser，Chapter 8，FundamentalProperties of Inductively Coupled Plasmas，in“InductivelyCoupled Plasmas in Analytical Atomic Spectrometry，2ndEdition，Wiley-VCH。
現在參照圖1，其中示出了穿過炬20、采樣板41和線圈10的截面。在靠近該炬的出口(25)的位置處，等離子體具有“環狀”或環形結構。該位置為例如在ICP-MS中通過孔(40)對等離子體進行采樣的位置。由于該環形結構，軸線區域的溫度大大低于距離該軸線較遠的等離子體的溫度。溫度變化是由于兩種作用的組合。這兩種作用為等離子體中的不在該軸線上而是圍繞該軸線的感應振蕩電流以及承載樣本微滴或顆粒的氣體的冷卻作用。由于這些作用中第一個，當通過振蕩磁場的作用而產生在等離子體中的感應振蕩電流，并且該磁場由線圈中的振蕩RF電流產生時，預期等離子體中的電流將相對于線圈固定。
另人驚奇的是，可以使炬在相對于采樣孔固定的線圈內運動，而對整個離子源和光譜儀的分析結果沒有明顯的不利影響，因為盡管炬在線圈內的運動影響細微樣本微滴或顆粒流進入等離子體的位置，但不影響振蕩感應電流在等離子體中流動的位置。因此，預期炬在線圈內的運動將改變等離子體中樣本被引入的位置。從而樣本會進入處于不同溫度的等離子體。等離子體的溫度對于樣本材料的激發和電離十分重要。感應耦合等離子體用作被注入到等離子體的核心中的微滴或顆粒的優異電離源。該電離源的能量足夠高，從而能夠使得大多數分子原子化，并且使得周期表中的大多數原子電離，盡管它們具有較寬范圍的電離能。然而，該源的能量并不足以產生寬范圍的多重電離物質。不希望產生多重電離物質，因為例如質譜儀基于質量電荷比來分離帶電粒子。因此，例如，在光譜上的與雙電離質量80相同的位置處出現單電離質量40。多重帶電離子的出現使得質譜變得及其復雜，這是非常不希望的。由于形成了與所形成的多重帶電物質相關的發射譜線而也使得光發射光譜變得復雜。
如果樣本材料進入等離子體的處于不同溫度的部分，則預期這將改變樣本成分(constituent)的電離。因此，預期炬在線圈內的運動導致樣本成分的電離的差異。具體地，預期影響單帶電離子與雙帶電離子的比例、具有高電離能的原子物質相對于具有低電離能的原子物質的信號強度、以及從等離子體中采樣的分子離子的能級。這些因素當中的任何一個的改變都儀器的性能有負面影響，并且通常會降低其檢測樣本中的最低分析濃度的能力。顯然這種性能劣化是非常不希望的。
如果出現了不希望的影響，則使炬相對于線圈運動，本發明人認為，可以通過改變等離子體的功率來恢復等離子體離子源的原始性能。通過該方法，在原理上可以改變在引入樣本射流的位置處的等離子體的溫度。
為了確定是否確實出現了這種結果，并且為了了解是否可以通過改變等離子體功率來實現恢復，在使炬在線圈內運動的同時測試了ICP-MS的分析性能。在該試驗中，首先使線圈和炬一起相對于采樣孔移動，以故意使等離子體相對于采樣孔未對準。這正如所料那樣導致分析性能下降。具體地，如圖2所示，整個質量范圍內的分析物的靈敏度下降，并且雙帶電離子與單帶電離子的比率、氧化離子與元素離子的比率、以及氬氧化物和氬二聚物信號電平都發生變化。接著，通過使線圈相對于采樣孔固定，使炬在線圈內運動以觀察是否可以恢復原始分析性能。在使炬相對于該線圈運動的同時，使炬軸線保持基本平行于線圈的軸線。
另人驚訝的是，發現可以使線圈相對于采樣孔偏移多達1mm，并且炬在線圈內的運動基本上完全恢復了該性能。不需要改變RF功率。
例如，圖3表示作為位移的函數的分析物靈敏度的范圍內的變化，該變化相對于在沒有位移情況下的靈敏度進行了歸一化。圖4表示兩次測試分析物的雙帶電物質與單帶電物質的比率以及氧化物物質與元素離子的比率的變化，其也進行了歸一化。在這兩個曲線圖中，位移以mm為單位繪制在x軸上，這與線圈和炬一起相對于采樣孔運動的距離相關。然后使炬在固定的線圈內往回運動以恢復性能目標范圍。并沒有確切地滿足所有性能目標，而是選擇了折中。在圖3中的1mm位移處示出了整個元素質量范圍的分析物靈敏度的+/-10％內的性能變化。在這些條件下，雙帶電物質和氧化物物質相對于相關分析物離子的比率的變化保持在-10％至+20％內，如圖4所示。這些是可以接受的，而且對于位移的大小來說是令人驚訝的小。沒有在線圈內對炬進行重新調節的情況下的1mm位移使得典型分析物的信號減少高達85％，如圖2所示。
在一相關試驗中還發現，可以通過相對于線圈的軸線的角度改變炬的軸線的角度，使炬圍繞線圈附近的點繞樞軸地轉動而使炬在被固定的線圈內運動，從而實現相似的性能恢復。
因此，已經發現，可以使等離子體的富含分析物的區域與采樣錐的孔對準，而不用使線圈相對于采樣孔運動。一種方法是使炬基本上沿著垂直于線圈的軸線的方向移動，如在以上涉及的分析測試中所采用的那樣。另一種方法是使炬圍繞線圈的中心位置附近并且大致在線圈的軸線上的點繞樞軸地轉動。明顯地，這兩種方法的運動的組合也可以提供相似的優點。為了使得能夠執行這些方法，稍微增大線圈的內徑，以容納炬的運動。
僅通過示例的方式，圖5和6表示本發明的炬調節機構(80)的一個實施例。在該實施例中，炬軸線(200)保持基本平行于線圈的軸線(100)，并且沿著近似垂直于線圈的軸線的方向運動。炬軸線(200)為幾何縱向軸線，在炬的制造過程中構成炬的多種管關于該軸線對齊。線圈的軸線(100)為幾何軸線，線圈圍繞該軸線纏繞。
線圈(10)和采樣板(41)都通過未示出的構件安裝在固定安裝板(88)上。ICP炬(20)固定在炬鞘(79)上。鞘(79)安裝在內炬安裝板(81)上。內炬安裝板(81)通過內樞軸(82)安裝在外炬安裝板(85)上。外炬安裝板(85)通過外樞軸(86)安裝在固定安裝板(88)上。球形接頭(91)將第一推桿(92)連接到外炬安裝板(85)上。第二推桿(93)與鐘形曲柄(94)相連。鐘形曲柄(94)在接近其一個端部處通過曲柄樞軸(95)與外炬安裝板(85)相連。在接近該鐘形曲柄(94)的另一端部，該曲柄具有曲柄銷(96)(在圖6中示出)，該曲柄銷穿過在(97)處切入到內炬安裝板中的槽(在圖5中示出)。該槽在圖7中表示為(98)，該圖僅示出了該實施例的板(81)、(85)和(88)。
炬鞘(79)插設在炬(20)與內炬安裝板(81)之間。這使得能夠牢固地保持通常由玻璃制成的炬(20)，而不會有破裂的危險。優選地，炬(20)能夠在線圈(10)內運動大約+/-1.0mm，并且相對于傳統尺寸放大線圈的內徑以容納該運動。
通過第一推桿(92)沿著由與圖6中的桿相鄰的箭頭所示方向的線性運動使外炬安裝板(85)運動。由于內炬安裝板(81)與外炬安裝板(85)相連，所以外炬安裝板圍繞外樞軸(86)的運動也使內炬安裝板(81)及炬(20)運動。如果第二推桿(93)不是也同時運動，則該運動將受到限制。為了使得能夠進行該運動，當致動第一推桿(92)時，也致動第二推桿(93)并且進行控制以使其運動第一推桿所運動的距離的大致一半。這因此而使得內炬安裝板(81)的運動基本獨立于外炬安裝板(85)圍繞外樞軸(86)的運動。僅第二推桿(93)沿著由與圖6中的桿相鄰的箭頭所示方向的運動就導致鐘形曲柄(94)圍繞曲柄樞軸(95)轉動。曲柄銷(96)則作用在內炬安裝板(81)上并使該板圍繞內樞軸(82)轉動，從而產生與圍繞外樞軸(86)的運動基本上垂直的運動。
通過這些裝置，在線圈內產生了炬的接近于垂直且基本上獨立的運動。在該實施例中，線圈(10)相對于固定安裝板(88)和采樣板(41)保持靜止(盡管這不是本發明的要求)。炬(20)相對于該固定安裝板(88)的運動使得該炬在線圈(10)內運動。該實施例僅使炬的主要部分和調節機構(80)的一部分運動。相對龐大且笨重的電子設備不運動，從而可使用較簡單且成本較低的對準機構。在該實施例中，電子設備相對于采樣孔固定(盡管這也不是本發明的要求)，并且可以將該電子設備牢固地連接到采樣孔并接地，從而減少RF輻射。在該實施例中，線圈相對于電子設備不運動并且可以與這些電子設備的輸出牢固地相連，從而減小阻抗匹配所需的調節范圍。輕并且實際上僅使較輕的炬運動的炬調節機構可以定向為避免由于樣本溢出而可能導致的與酸性溶液的接觸，并且可以容易地進行維護。
可以通過許多對于機械設計人員來說公知的裝置來控制推桿(92)和(93)的運動，例如由微處理器控制的線性致動器。優選地，該實施例具有兩個彼此接近并沿著相同方向作用的推桿，盡管它們使得炬沿著垂直的方向運動。這有利于線性致動器的安裝。
內樞軸(82)和外樞軸(86)可以由通用的機械部件構成。它們還可以分別由橫向撓曲件(101)和(102)制成，如圖7中的示例中所示。這使得能夠在一次操作中從一塊材料切割成內炬安裝板和外炬安裝板、以及固定安裝板，從而避免浪費，減少部件數量，并且減少加工部件和安裝它們的時間。通常，當板和撓曲件的材料為大約6mm厚的鋁時，在本發明中使用的橫向撓曲件的典型尺寸為6mm長、0.6mm厚。
采用這種橫向撓曲件，必須控制平面外運動。平面外運動是下述的運動，該運動使得板(81)和(85)中的一個或兩者由于大致沿著炬的軸線作用的力而運動。橫向撓曲件僅相對弱地抵抗這種運動。可以通過多種方法來防止發生這種運動，包括提供與板(81)、(85)和(88)相鄰設置的另一個板。
在使用中，上述等離子體對準裝置在ICP-MS或者ICP-OES儀器的安裝(set-up)過程期間進行操作，也可以在分析期間進行操作。最初，從測試溶液獲得一個或者多個分析物的可檢測信號僅需要將炬與采樣孔對準到+/-1mm。在最初安裝儀器時，使用簡單的夾具和對準工具可以容易地獲得該精度的對準，并且隨后為各個儀器設置該公差級別的對準。在使用期間，例如，改變炬而影響了等離子體對準，但是并沒有使得不能檢測信號(除非該炬被不正確地制造)。
在具有可檢測信號的情況下，調節對準機構，同時監測該信號電平中的變化，并且為分析物元素找到最大信號。然后選擇其他的物質以進行檢測，包括來自整個質量范圍(對于ICP-MS)或者整個波長范圍(對于ICP-OES)的樣本的多種分析物，例如使得能夠測量雙帶電物質與單帶電物質的比率、以及使得能夠測量氧化物物質與元素離子的比率的物質。根據待進行的樣本分析調節對準機構以獲得最佳性能。例如，常常發現可以獲得某些物質的較高分析物信號電平，但是卻以具有較大比例的雙帶電物質為代價。這對于某些樣本的分析可能并不是嚴重的代價，實際上總的來說它可能是有利的，并且操作者可以決定主動調整儀器以產生該效果。這通常涉及等離子體對準的調節，還涉及流入該炬中的氣流。經常發現，改變氣流會影響等離子體，從而需要使炬與采樣孔重新對準的其他處理。當改變到不同的樣本時，操作者可以按照不同的方式重新調整儀器以使其性能最優，并且通常再次調節等離子體對準。
使用在本發明中所描述的方法和裝置進行等離子體對準簡單并且能夠自動進行。可以監測已知在測試溶液中存在的分析物物質的信號電平，并且可以使用在電子或計算機控制下的處理來調節對準系統以獲得期望的一組性能特性。也可以使等離子體對準自動切換到不同的位置以分析不同的樣本。由于控制系統具有適于自動控制分析物信號最大化或最優化的硬件或軟件，因此能夠提供處理，并且該處理可以構成ICP光譜儀的一部分。根據所感興趣的分析物，可以將控制系統設置為使從相關質譜儀或者光發射光譜儀接收的檢測分析物信號最大化，或者基于多種因素使該信號最優。
圖8表示炬對準機構(110)的另一實施例，其中相對于線圈的軸線(100)的角度來調節炬的軸線(200)的角度。采樣板(41)、線圈(10)以及固定安裝板(120)也通過未示出的構件連接在一起。炬(20)保持在矩鞘(79)內。炬鞘(79)緊固在內萬向節環(121)上。內萬向節環(121)通過一對內樞軸支撐在外萬向節環(122)內，該對內樞軸中的一個在圖8中被表示為(123)。另一內樞軸在位置(124)處與第一個內樞軸徑向相對。同樣，外萬向節環(122)通過一對外樞軸支撐在固定安裝板(120)中，該對外樞軸中的一個被表示為(125)，另一個與第一個外樞軸徑向相對并且從炬鞘(79)的角度看是被隱藏的。穿過兩個內樞軸之間的直線優選地垂直于穿過兩個外樞軸之間的直線，從而使用萬向節對炬的角度調節在這兩個方向上獨立。
通過圍繞內樞軸和外樞軸的轉動來相對于線圈的軸線(100)的角度調節炬的軸線(200)的角度。
樞軸相對于線圈中心的位置影響到該實施例如何工作。圖9表示具有線圈軸線(100)的線圈(10)。炬(為了清楚而未示出)具有炬軸線(200)，并利用樞軸系統繞樞軸地轉動，該樞軸系統位于由圖9的位置(220)處(在線圈(10)的中心處)的十字所表示的平面中。在圖9中所示的情況下，相對于線圈的軸線(100)的角度調節炬的軸線(200)的角度導致角度變化(210)。
另選地，圖10表示具有線圈軸線(100)的線圈(10)。炬(為了清楚而未示出)具有炬軸線(200)，并利用樞軸系統繞樞軸地轉動，該樞軸系統位于由圖10的位置(222)(遠離該線圈)處的十字所表示的平面中。在這種情況下，相對于線圈的軸線的角度調節炬的軸線的角度導致角度變化(212)并且還導致炬在線圈內的位移(240)。在圖10中所示的情形與在圖8中所示的樞軸同樣遠離線圈的情形相對應。當調節炬軸線(200)的角度時，優選地將炬對準機構(110)(在圖8中示出)定位成靠近線圈(10)，因為這樣可以在進行角度調節時減小炬(20)在線圈(10)內的位移(240)(在圖10中示出)。然而，如果炬調節機構(110)如圖8所示那樣被定位為遠離線圈(10)，則當進行角度調節時炬在線圈內的軸線角度變化和位移同時發生。可以通過這些實施例中的任何一個進行期望的等離子體調節。
在使用中，以與上述相似的方式操作本發明的這些實施例。即，ICP-MS或ICP-OES儀器具有在炬和采樣孔之間的初始對準；對準機構(110)然后通過改變炬軸線和線圈軸線(200、100)之間的角度和/或距離/間距來調節該對準，同時在分析器處監測所檢測到的信號電平；該過程連續進行，直到找到對于預期應用的最大信號電平或者其它期望信號電平為止(該過程可手動或自動地進行)。對于操作者來說，為了性能設置和調整該儀器，所以這兩個實施例沒有表現出明顯不同。
在圖8所示的實施例中，由于線圈(10)、采樣板(41)和固定安裝板(120)相對于彼此保持靜止，所以它們可以牢固地電連接并形成可靠的接地路徑，從而減少RF輻射。調節機構(110)僅使相對較小且輕的部件(炬)運動，并且因此能夠以比現有技術的系統(其中當對準等離子體時還使電子設備運動)低的成本制造。線圈相對于電子設備固定，從而減小了阻抗匹配所需的調節范圍。此外，小且輕的炬對準機構(110)可以定向為避免在發生溢出時與酸性溶液接觸，并且易于維護。
盡管如在圖5、6和7中一樣描述了樞軸，但是也可以使用工作臺系統來實現炬在線圈內的位移，其中可以實現真正的線性運動，而不是圍繞樞軸的轉動。對于機械設計人員來說，存在多種可通用和公知的機械調節系統，它們可以用于此目的，或用于相對于線圈的軸線的角度調節炬的軸線的角度。
已經描述了用于調節炬軸線(200)與線圈軸線(100)之間的間距的機構、以及在樞軸的位置位于線圈(10)處或相對遠離線圈(10)的情況下調節炬軸線與線圈軸線(200、100)之間的角度的機構。然而，對于某些應用，提供這些效果的組合可能是有利的。因此，通過包括轉動機構并且還包括移動機構，可以提供能夠調節炬軸線和線圈軸線(200、100)之間的角度和間距的這種單個調節機構。優選地，還能夠對這種機構進行控制以獨立地以及共同地調節間距和角度，從而其可用于多種應用。
上述機構及其應用也落入本發明的范圍內。
已經參照特定實施例描述了用于說明目的的上述說明。然而，上述示例性的討論并不旨在對本發明進行窮盡，或者將本發明限制于所公開的精確形式。鑒于上述教導可以進行許多其它實施、修改和變型。選擇和描述這些實施例以最好地說明本發明的原理及其實際應用，從而使得本領域的其它技術人員能夠最好地利用本發明，并且可以設想適于特定應用的具有各種修改的各種實施例。
權利要求
1.一種感應耦合等離子體對準裝置，包括線圈，用于在氣體中產生感應耦合等離子體，該線圈具有第一軸線；炬，其至少部分地穿過所述線圈，該炬具有第二軸線；以及調節機構，用于調節所述炬相對于所述線圈的位置，從而改變所述第一軸線和所述第二軸線的相對配置。
2.根據權利要求1所述的對準裝置，其中，所述調節機構被設置用來調節所述第二軸線和所述第一軸線之間的角度。
3.根據權利要求1或2所述的對準裝置，其中，所述調節機構被設置用來調節所述第二軸線和所述第一軸線之間的距離。
4.根據權利要求1所述的對準裝置，其中，所述第二軸線保持基本平行于所述第一軸線，并且所述調節機構被設置用來調節所述第二軸線與所述第一軸線之間的距離。
5.根據前述權利要求中的任意一項所述的對準裝置，其中，所述線圈相對于用于對來自所述等離子體的光子或離子進行采樣的采樣孔保持基本固定在適當的位置處。
6.根據前述權利要求中的任意一項所述的對準裝置，其中，所述第一軸線縱向地延伸穿過所述線圈。
7.根據前述權利要求中的任意一項所述的對準裝置，其中，所述第二軸線縱向地延伸穿過所述炬。
8.一種感應耦合等離子體源組件，其包括前述權利要求中的任意一項所述的對準裝置。
9.一種感應耦合等離子體光譜儀，其包括權利要求1至7中的任意一項所述的對準裝置。
10.根據權利要求9所述的感應耦合等離子體光譜儀，還包括用于基于由相關光譜儀所檢測到的分析物信號自動地控制所述調節機構的控制系統。
11.一種通過調節其中產生至少部分等離子體的炬相對于圍繞所述炬的至少一部分的等離子體產生線圈的位置，使感應耦合等離子體與采樣孔對準的方法，其中，所述線圈具有第一軸線，所述炬具有第二軸線，并且對所述炬的位置進行調節以改變所述第一軸線和所述第二軸線的相對配置。
12.根據權利要求11所述的使感應耦合等離子體與采樣孔對準的方法，其中，調節所述第二軸線與所述第一軸線之間的角度。
13.根據權利要求11或12所述的使感應耦合等離子體與采樣孔對準的方法，其中，調節所述第二軸線與所述第一軸線之間的間距。
14.根據權利要求11所述的使感應耦合等離子體與采樣孔對準的方法，其中，使所述第二軸線保持基本平行于所述第一軸線，同時使所述第二軸線相對于所述第一軸線運動。
15.根據權利要求11至14中的任意一項所述的使感應耦合等離子體與采樣孔對準的方法，其中，使所述線圈相對于所述采樣孔保持靜止，并且使所述炬在所述線圈內運動。
16.根據權利要求11至15中的任意一項所述的使感應耦合等離子體與采樣孔對準的方法，還包括基于由相關光譜儀所檢測到的分析物信號自動地調節所述炬的位置。
17.根據權利要求16所述的使感應耦合等離子體與采樣孔對準的方法，其中，自動調節所述炬的位置以使所述分析物信號最大。
18.一種計算機程序，當在計算機上運行時該計算機程序執行權利要求16或17所述的方法。
19.一種包含權利要求18所述的計算機程序的載體裝置。
20.一種感應耦合等離子體源組件，包括線圈，用于在氣體中產生感應耦合等離子體，該線圈具有第一軸線；炬，其至少部分地穿過所述線圈，該炬具有第二軸線；以及調節機構，用于調節所述炬相對于所述線圈的位置，從而改變所述第一軸線和所述第二軸線的相對配置。
21.一種基本上如在此參照圖2至10中的任意一個所描述和示出的感應耦合等離子體對準裝置。
22.一種基本上如在此參照圖2至10中的任意一個所描述和示出的使感應耦合等離子體與采樣孔對準的方法。
全文摘要
一種感應耦合等離子體對準裝置，包括線圈(10)，用于在氣體中產生感應耦合等離子體，該線圈具有第一軸線(100)；炬(20)，其至少部分地穿過所述線圈，該炬具有第二軸線(200)；以及調節機構(80，110)，用于調節所述炬相對于所述線圈的位置，從而改變所述第一軸線和所述第二軸線的相對配置。所述調節機構可以調節所述第二軸線與所述第一軸線之間的角度和/或距離。所述第二軸線可保持基本平行于所述第一軸線，并且所述調節機構調節所述第二軸線與所述第一軸線之間的距離。所述線圈優選地相對于用于對來自等離子體的光子或離子進行采樣的采樣孔保持基本固定在適當的位置處。
文檔編號G01N21/73GK1913093SQ20061011546
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月10日 優先權日2005年8月10日
發明者菲利普·馬里奧特, 蒂莫西·A·懷特丘奇, 喬納森·H·布拉德福德, 吉姆·斯特林格 申請人:熱電子公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
