[发明专利]一种微波耦合等离子体谐振腔

摘要

本发明的一种微波耦合等离子体谐振腔属于微波应用技术领域，其结构有外导体(1)、微波天线(2)、内导体(3)、样品入口(7)、维持气入口(10)、屏蔽气隔板(11)、屏蔽气入口(12)、冷却环(13)、屏蔽气扼流锥(14)和阻抗匹配锥(15)。本发明的设计既增加了等离子体的功率密度，又增加了等离子体炬焰的体积，炬焰的样品承受能力和激发能力更强，可以直接引入气态样品或雾化的水溶剂样品、有机溶剂样品进行测量，本发明还具有稳定性高，适用范围广等特点。

主权项

1.一种微波耦合等离子体谐振腔，所述的谐振腔包括外导体(1)、微波天线(2)、内导体(3)、样品入口(7)、维持气入口(10)和屏蔽气入口(12)，其特征在于，所述的谐振腔还包括屏蔽气隔板(11)、冷却环(13)、屏蔽气扼流锥(14)和阻抗匹配锥(15)；所述的外导体(1)和内导体(3)均为中空圆柱体且同轴，外导体(1)的底部与内导体(3)的外壁封闭，外导体(1)与内导体(3)的顶部端面齐平，中间的环形间隙构成谐振腔，外导体(1)的内腔深度为(2n+1)λ/4，其中n为0、1、2或3，λ为所使用的微波的波长；所述的微波天线(2)位于距离谐振腔底面λ/4处；样品入口(7)位于内导体(3)的底端开口处；维持气入口(10)位于内导体(3)下部靠近内导体(3)末端的位置；屏蔽气隔板(11)位于内导体(3)与外导体(1)构成的谐振腔内部并且位于微波天线(2)以上，将谐振腔隔离成上下两部分；屏蔽气入口(12)位于屏蔽气隔板(11)之上的位置，以外导体(1)内腔的切向或径向引入谐振腔；冷却环(13)安装于外导体(1)的上部的外侧，采用水冷或压缩空气制冷的方式冷却外导体(1)；屏蔽气扼流锥(14)位于谐振腔顶部出口端面内部，用来约束屏蔽气，使之环绕内导体(3)的圆周，并以层流状态从谐振腔的出口端面流出，屏蔽气扼流锥(14)是中空的，中空部分的形状为上段圆柱连接中段圆台再连接下段圆柱，上段圆柱的底面直径大于下段圆柱的底面直径，且下段圆柱的底面直径大于内导体(3)的外径，外导体(1)的顶部端面与屏蔽气扼流锥(14)的外壁密封；阻抗匹配锥(15)位于谐振腔顶部出口端面上部，实现谐振腔的特性阻抗与自由空间阻抗匹配，阻抗匹配锥(15)是中空的，外部为圆柱体形状或圆台体形状，中空部分为底端口径小于顶端口径的圆台体，高度为所使用微波波长的1/4倍。