[发明专利]一种微波等离子体炬的屏蔽装置

说明书

一种微波等离子体炬的屏蔽装置，包括炬管和屏蔽罩；炬管包括外管和中管；屏蔽罩包括屏蔽管、渐变管和密封板；屏蔽管为中空管，屏蔽管的内径稍大于中管的外径，渐变管呈下大上小的渐缩状，渐变管上端与屏蔽管下端连接，渐变管下端外径与外管内径相等；密封板呈中空状，套接于屏蔽管和渐变管的连接处；渐变管套设于中管，且下端与外管的内壁相切，密封板与外管的密封连接，屏蔽管与中管同轴。渐变管强化了氧屏蔽气切向螺旋上升的运动模式，屏蔽管增加了氧气的线速度，降低周围环境气体对等离子体干扰的几率，强化的气体箍缩作用增强了等离子体的稳定性。

技术领域

本发明涉及原子发射光谱技术领域，具体涉及一种微波等离子体炬的屏蔽装置。

背景技术

微波等离子体炬(MPT)为一端开放的三金属管同轴结构，微波能通过同轴电缆以电导/电容耦合的方式进入炬管，腔体长度为1/4λ的奇数倍，微波在腔体内开成驻波，等离子在炬管开口端形成。

小功率MPT所形成的等离子体长度有限，对氧气屏蔽气流量的要求不高，因此引入的切向流能够在等离子体外围形成轴对称分布的较为均匀的保护层。但随着功率的提升，等离子体长度增大，氧气屏蔽气流量的需求量增加，传统的单管引入切向流模式在较高的气流条件下会破坏其保护层的轴对称性，从而使等离子体明显的偏向一侧，破坏了等离子体的轴对称性和稳定性；由于氧气屏蔽气经由外管与中管之间流出，其出口线速度受到外管与中管间横截面的限制，较低的线速度无法带走高功率时等离子体产生的较高的热量，从而对外管顶端的石英罩造成熔融破坏，降低其使用寿命；此外，由于功率的提高，外管与中管间容易形成高压放电，干扰等离子体的形成。

发明内容

针对上述问题，本申请提供一种微波等离子体炬的屏蔽装置，包括用于形成等离子体的炬管和用于屏蔽环境气体的屏蔽罩，炬管包括外管和中管，屏蔽罩包括屏蔽管、渐变管和密封板；

屏蔽管为中空管，屏蔽管的内径稍大于中管的外径，渐变管呈下大上小的渐缩状，渐变管上端与屏蔽管下端连接，渐变管下端外径与外管内径相等；

密封板呈中空状，套接于屏蔽管和渐变管的连接处；

渐变管套设于所述中管，且下端与外管的内壁相切，密封板与外管的密封连接，屏蔽管与中管同轴。

一种实施例中，渐变管的渐变部呈喇叭状。

一种实施例中，渐变管上端的开口内径与屏蔽管的内径相等。

一种实施例中，屏蔽管、渐变管和密封板为一体式结构。

一种实施例中，屏蔽管和渐变管为一体式结构。

一种实施例中，屏蔽管侧向开设有可视窗。

一种实施例中，渐变管侧向开设有开槽。

一种实施例中，屏蔽管的内径与所述中管的外径的半径之差为0.5mm或1mm或1.5mm或2mm。

一种实施例中，屏蔽管、渐变管和密封板的材质均为可透射微波材质。

一种实施例中，外管沿切向方向开设有切口，切口用于引流氧屏蔽气，且氧屏蔽气于外管和中管之间切向螺旋流动。

依据上述实施例的屏蔽装置具有以下优点：

1.渐变管的下大上小的结构收集进入外管和中管之间的氧气并引导其进入屏蔽管内部，强化了氧屏蔽气切向螺旋上升的运动模式；

2.屏蔽管的内径略大于中管外径而远小于外管内径，造成氧气流路的截面积大大减小，增加了氧气的线速度，在相同的氧气流量条件下，屏蔽管出口处的氧气气流线速度大大提高，可带走等离子体外部大量的热，有效的防止等离子体燃烧屏蔽管，延长屏蔽罩的使用寿命，同时，进一步降低周围环境气体对等离子体干扰的几率；