[发明专利]用于激光制样‑质谱氧同位素组成分析的激光池装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光池装置，特别是涉及一种可以快速提取微量矿物中氧同位素，还能对整个激光池的真空度实现快速达标且方便拆卸的激光池装置。

背景技术

矿物中氧同位素分析方法有传统BrF₅法、激光BrF₅法。传统BrF₅法的基本原理是在真空条件下，将矿物样品放入镍反应管中，加热去气并抽真空至10^-3Pa后，通过液氮(-196℃)冷冻转入矿物化学反应需要量5倍的BrF₅试剂，对系统抽真空至10^-3Pa后，用管式加热炉加热镍反应管，产生的氧气通过液氮冷阱纯化吸附杂质气体后于700℃在箔催化剂的作用下与石墨恒温反应生成CO₂，用液氮冷冻的方式收集在玻璃管中，再进入质谱进行氧同位素分析。

传统BrF₅法中管式加热炉加热不均匀，并且镍反应管在长时间高温下易与BrF₅试剂反应，矿物样品特别是对难熔矿物的氧同位素分析，数据常常不稳定，此外，该方法中样品需要量较多。为了克服以上问题，逐渐尝试用激光BrF₅法替代传统BrF₅法，激光BrF₅法是在传统BrF₅法基础上改进加热方式，该方法的关键是激光池的设计。在研究工作中发现，激光池的设计需要克服许多问题，其中包括：第一，BrF₅试剂是一种强氧化剂，整个激光池材质不能与BrF₅试剂反应；第二，激光窗不能吸收太多的CO₂激光避免矿物样品的反应温度达不到；第三，装置要易于拆卸，方便更换样品；第四，整个激光池体积要小，内壁要光滑，方便抽取真空；第五，激光池中反应产生的废气与生成的氧气管道要分开，不能干扰氧气的分析测量；第六，样品池要合理利用空间并适合微量样品与粉末样品的分析；第七，激光熔蚀样品时，粉末样品容易飞溅，样品之间可能相互污染。因此需要设计一种合适的激光池装置用于激光制样-质谱氧同位素组成分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够快速提取微量矿物中氧同位素，还能对整个激光池的真空度实现快速达标、且方便拆卸的用于激光制样-质谱氧同位素组成分析的激光池装置。

实现本发明目的的技术方案：用于激光制样-质谱氧同位素组成分析的激光池装置，该装置包括激光窗上法兰、激光窗、激光腔上腔体、第一真空管路、第二真空管路、样品池、激光腔下腔体和激光池底座，激光腔上腔体上方设有激光窗上法兰，激光腔上腔体与激光窗上法兰之间设有激光窗，第一真空管路、第二真空管路对称设在激光腔上腔体两侧，激光腔上腔体下方设有激光腔下腔体，激光腔下腔体下部内放置样品池，激光腔下腔体底部放置在激光池底座上。

所述的激光腔上腔体与激光窗上法兰内侧之间形成环形凹槽，激光窗的边缘嵌在该环形凹槽内。

所述的激光窗与激光腔上腔体之间通过八个内六角螺栓固定连接。

所述的第一真空管路、第二真空管路对称设置在激光腔上腔体的1/2高度位置，且第一真空管路、第二真空管路均与激光腔上腔体内部连通。

所述的激光腔上腔体与激光腔下腔体通之间过卡箍固定连接。

所述的样品池的上表面覆盖有盖样片。

所述的样品池具有一个中心孔和均匀分布的36个小孔，该中心孔内具有螺纹。

所述的样品池的中心孔内设有样品池提取器，样品池提取器具有与中心孔相匹配的外螺纹。

所述的激光池底座外部为正方形，激光池底座内部为中空的台阶圆柱孔，上部圆柱孔的直径大于下部圆柱孔的直径，激光池底座的四角各开有一个螺纹圆孔，用于激光池底座与实验台之间的固定；激光腔下腔体放置在激光池底座圆柱孔的台阶上。

所述的激光窗上端面与激光窗上法兰之间设有第一氟橡胶O形圈，所述的激光窗下端面与激光腔上腔体之间设有第二氟橡胶O形圈，激光腔上腔体与激光腔下腔体连接处放置第三氟橡胶O形圈。