一种大尺寸多通道层流激光剥蚀池的制作方法

本发明涉及激光剥蚀技术领域，尤其涉及一种大尺寸多通道层流激光剥蚀池。

背景技术：

激光剥蚀电感耦合等离子体光/质谱技术是最为成功和有效的直接对固体样品进行元素或同位素分析的技术之一，该技术在地球科学、材料科学、生命科学、化学等领域得到了广泛的应用。激光剥蚀技术是由激光器、激光光路、观察系统、样品剥蚀及高精度移动系统组成。其基本工作原理是激光器产生的激光经过光路聚焦至样品表面,样品表面产生的气溶胶通过载气传送至等离子体质谱进行分析。激光剥蚀池是分析样品放置的地方也是激光剥蚀发生的位置。激光剥蚀池的设计对气溶胶的传输和元素分馏有着重要的影响。

一般来讲，激光剥蚀池体积越小，气溶胶传输速度越快，记忆效应越小。但小体积激光剥蚀池放置样品数量有限，需要频繁换样，且无法应用于大体积样品的分析。传统大体积激光剥蚀池存在的主要问题是气溶胶传输速度慢，记忆效应显著，且存在严重的位置效应。

如何组合大小体积剥蚀池的优点是当前激光剥蚀池设计面临的一个主要挑战。目前，不少激光厂家推出了双体积激光剥蚀池，即在大的激光剥蚀池里面再设置一个小的剥蚀池，这种设计一定程度上同时具备了大小剥蚀池的优点，但这种剥蚀池操作和控制复杂化，制作成本大幅提高，受到小剥蚀池限制，这种剥蚀池对样品表面的平整度提出了更高的要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种在能放置大量样品的同时，还能克服气溶胶传输速度慢，记忆效应显著等缺陷，且结构简单、便于操作的大尺寸多通道层流激光剥蚀池。

本发明的实施例提供了一种大尺寸多通道层流激光剥蚀池，包括样品室腔体和样品座，所述样品室腔体的上表面和下表面分别设有氟化钙窗口框和透射光窗口，所述样品室腔体的左侧面开设有样品放置口，所述样品座通过所述样品放置口固定于所述样品室腔体内的中空腔中，所述样品座具有自其上表面下凹的样品容纳腔，所述样品座的上表面和左端颈部与所述样品室腔体密封设置，所述样品室腔体的右侧面开设有多个并列设置的气溶胶出气通道，所述样品室腔体的左侧面开设有多个并列设置的载气进气通道，所述气溶胶出气通道和所述载气进气通道均向内延伸与所述样品容纳腔连通。

进一步地，一载气进气接头的一端穿过所述样品室腔体的前侧面或者后侧面，并与多个所述载气进气通道垂直连通，所有载气进气通道靠近外界的一端被封堵,以堵阻止载气外溢。

进一步地，所述载气进气通道的数量为2～5个，所述载气进气通道的内径为0.05～0.2mm。

进一步地，所述样品座的上表面具有样品座顶部内腔密封圈槽，其内放置有氟胶o型密封圈，所述样品座的上表面通过该氟胶o型密封圈与所述样品室腔体的顶部内腔密封。

进一步地，所述样品座的左端颈部具有样品座颈部密封圈槽，其内放置有氟胶o型密封圈，所述样品座的左端颈部通过该氟胶o型密封圈与所述样品室腔体的左端颈部密封。

进一步地，所述样品室腔体上表面凹设有氟化钙窗口框沉槽，所述氟化钙窗口框的侧边四周设有氟化钙窗口框密封圈槽，其内放置有氟胶o型密封圈，所述氟化钙窗口框的侧边四周通过该氟胶o型密封圈与所述氟化钙窗口框沉槽的侧壁密封。

进一步地，所述氟化钙窗口框沉槽的开口端的一侧边上设有多个半圆形沉槽。

进一步地，还包括一气帘汇集接头，所述气帘汇集接头具有多个与所述气溶胶出气通道对接的气帘槽，所述样品室腔体的右侧面还设有一排气螺丝。

进一步地，所述气溶胶出气通道为6～12个,每一所述气溶胶出气通道的内径为1～3mm。

进一步地，所述样品室腔体内还设有二隐形式导流槽，二所述隐形式导流槽对称的位于多个并列设置的所述载气进气通道的相对两侧。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)多个进气通道同时进气和多个出气通道同时出气的联用形成了超速气体层流，快速有效的将激光剥蚀产生的气溶胶传送至气帘汇集接头，消除了传统样品室内侧边容易产生的气溶胶涡流，增加了传送效率，显著减小位置效应、元素分馏和记忆效应，保证了数据分析的可靠性。(2)多个进气通道同时进气和多个出气通道同时出气的联用设计特别适用于制造大尺寸激光剥蚀池。整体而言，这种设计组合了大小体积剥蚀池的优点：可放置大量样品,位置和记忆效应小，巧妙的解决了当前激光剥蚀池设计面临的一个主要挑战。如此样品座的设计可以放置8个直径25.4mm的大靶，24个直径16mm直径的小靶或4个27×46mm的薄片而没有明显位置效应和记忆效应，可显著减少换样频率，提高工作效率。

附图说明

图1是本发明大尺寸多通道层流激光剥蚀池的整体结构示意图；

图2是图1的超快速多出口激光剥蚀池中的样品室腔体的结构示意图；

图3是图1的超快速多出口激光剥蚀池中的样品座的结构示意图；

图4是图1的超快速多出口激光剥蚀池中的氟化钙窗口框的结构示意图；

图5是图1的超快速多出口激光剥蚀池中的透射光窗口片的结构示意图；

图6是图1的超快速多出口激光剥蚀池中的透明样品座托架的结构示意图；

图7是图1的超快速多出口激光剥蚀池中的气帘汇集接头的结构示意图；

图8是图1的超快速多出口激光剥蚀池中的底板的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本发明的实施例提供了一种大尺寸多通道层流激光剥蚀池，主要包括：样品室腔体1，设于所述样品室腔体1的样品座2和氟化钙窗口框3以及固定所述样品室腔体1的底板4。

请参考图1、图2和图7，所述样品室腔体1为中空结构，即内部具有中空腔，所述中空腔用于收容所述样品座。所述样品室腔体1的上表面和下表面分别设有氟化钙窗口框3和透射光窗口，通过所述氟化钙窗口框3可以观察所述中空腔内的情况，激光可以透过所述透射光窗口进入所述中空腔。图1结合图5和图6所示，所述透射光窗口包括透射光窗口片9和透明样品座托架10，所述透明样品座托架10固设于所述底板4和透射光窗口片9之间，所述透明样品座托架10用于将所述透射光窗口片9固定于所述样品室腔体1的下端。

所述样品室腔体1的左侧面开设有样品放置口16，所述样品放置口16的开口端设有倒角15，所述样品座2通过所述样品放置口16固定于所述样品室腔体1内的中空腔中。所述样品室腔体1的右侧面开设有多个并列设置的气溶胶出气通道13，本实施例中，所述气溶胶出气通道13的数量为6～12个，优选为10个。每一所述气溶胶出气通道13的内径为1～3mm，优选其内径为2mm。所述样品室腔体1的右侧面还具有一气帘汇集接头6，所述气帘汇集接头6具有多个与所述气溶胶出气通道13对接的气帘槽24，载气通过气帘槽24再进入所述气帘汇集接头6，最终进入等离子体质谱进行数据分析。所述气溶胶出气通道13用于将所述中空腔中的气溶胶汇集于所述气帘汇集接头6，使气溶胶最终被所述气帘汇集接头6传输走。所述样品室腔体的右侧面还具有一排气螺丝7，当放置所述样品座2时，松开所述排气螺丝7，将所述中空腔内的空气排出，当所述样品座2放置到位后，关闭排气螺丝7，防止气溶胶从所述排气螺丝7流出。

所述样品室腔体1的左侧面开设有多个并列设置的载气进气通道12，所述载气进气通道12设置于距离所述样品室腔体1上表面向下1mm处，所述载气进气通道12的内径小于0.5mm，具体为0.05～0.2mm，优选其内径为0.15mm。一载气进气接头5的一端穿过所述样品室腔体1的前侧面或者后侧面，并与所有所述载气进气通道12垂直连通，所述载气进气通道12的左侧端被环氧树脂封堵，使载气只能从所述载气进气通道12的右侧端流出。

所述样品室腔体内还设有二隐形式导流槽，二所述隐形式导流槽14对称的位于多个并列设置的所述载气进气通道12的相对两侧。从所述载气进气通道12进入所述中空腔的载气在二所述隐形式导流槽14的导引作用下，均匀流入所述样品室腔体内，将位于所述样品室腔体内中间和两侧的所有气溶胶带入所述气溶胶出气通道13。从而有效的遏制了涡流的产生，降低了记忆效应，提高了测量的准确性。

所述气溶胶出气通道13和所述载气进气通道12均向内延伸与所述中空腔连通。

请参考图2和图4，所述样品室腔体1上表面向下凹设有氟化钙窗口框沉槽17，所述氟化钙窗口框3的侧边四周设有氟化钙窗口框密封圈槽22，其内放置有氟胶o型密封圈，所述氟化钙窗口框3的侧边四周通过该氟胶o型密封圈与所述氟化钙窗口框沉槽17的侧壁密封。所述氟化钙窗口框3安装有氟化钙窗口片21，所述氟化钙窗口片21的厚度为0.4～1mm，其光透过率在90％以上，有助于减小激光剥蚀能量的损失。所述氟化钙窗口框3大致为长方形。

所述氟化钙窗口框沉槽17的开口端的一侧边上设有多个半圆形沉槽11，优选所述半圆形沉槽11数量为两个，两个所述半圆形沉槽11主要用于方便拆卸或者更换所述氟化钙窗口片21，从而方便对所述氟化钙窗口框3的进行维护和清洗。

请参考图1和图3，所述样品座2具有自其上表面下凹的样品容纳腔，所述样品容纳腔用于容纳样品。所述样品容纳腔处于所述氟化钙窗口框3的正下方，透过所述氟化钙窗口框3可以观察到所述样品容纳腔内的情况。

所述样品座2的上表面具有样品座顶部内腔密封圈槽20，所述样品容纳腔被所述样品座顶部内腔密封圈槽20圈围，位于所述样品座顶部内腔密封圈槽20的内侧。所述样品座顶部内腔密封圈槽20内放置有氟胶o型密封圈，所述样品座2的上表面通过该氟胶o型密封圈与所述样品室腔体1的顶部内腔密封。

所述样品座2的左端颈部具有样品座颈部密封圈槽19，其内放置有氟胶o型密封圈，所述样品座2的左端颈部通过该氟胶o型密封圈与所述样品室腔体1的左端颈部密封。

所述样品座2的左端颈部和其上表面采用密封圈槽并安装氟胶0型密封圈的设计，使其通入的载气不会流向两侧只能流入所述气帘汇集接头6，减小了剥蚀池的有效体积。所述超快速多出口激光剥蚀池的右侧端加入了排气螺丝7，当换样时松开所述排气螺丝7，换样过程混入的空气可快速从所述排气螺丝7排出，避免了常规繁琐耗时的排气流程和混入空气导致的仪器熄火问题，显著提高了工作效率。

请参考图1和图3，所述超快速多出口激光剥蚀池还包括圆头手柄8，所述样品座2的左侧面开设有与所述圆头手柄8配合的圆头手柄螺丝孔118。所述圆头手柄8通过所述圆头手柄螺丝孔118固定于所述样品座2，通过拉动所述圆头手柄8，可以轻松的将所述样品座2从所述样品室腔体1中取出。

请参考图8，所述底板4通过m3平头螺丝孔与所述样品室腔体1底部相对应位置螺丝孔固定，所述底板4大致为长方形，放置在激光剥蚀系统的移动滑台上。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种超快速多出口激光剥蚀池，其上的样品室腔体1的右侧面开设有多个并列设置的气溶胶出气通道13，能同时传输激光剥蚀池中间和边角的气溶胶，从而能够有效的遏制因产生的涡流而出现的较严重的元素分馏和记忆效应，通过提高气溶胶的传输速率来提高分析结果的准确性。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。