CN206100590U - 装置、非感应式耦合等离子体装置、等离子体、套件、仪器、反应器、振荡器、***和火炬电极组合件 - Google Patents

装置、非感应式耦合等离子体装置、等离子体、套件、仪器、反应器、振荡器、***和火炬电极组合件 Download PDF

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Abstract

本文中描述的某些实施方案涉及装置、非感应式耦合等离子体装置、等离子体、套件、仪器、反应器、振荡器、***和火炬电极组合件。某些实施方案的装置包括火炬；和电容装置，在火炬的至少一部分外部且围绕火炬的至少一部分并接触火炬的外表面。电容装置被配置来将射频能量提供到火炬以维持所述火炬中的电容性耦合等离子体。

Description

装置、非感应式耦合等离子体装置、等离子体、套件、仪器、反 应器、振荡器、***和火炬电极组合件
优先权申请
本申请涉及且要求2013年4月8日提交的第61/809,654号美国申请的权益，所述申请的全部内容特此针对所有目的以引用方式并入本文中。
技术领域
本申请是针对等离子体装置及其使用方法。特定地说，本文中描述的某些实施方案是针对在无实质感应耦合的情况下有效地产生和/或维持电容性耦合等离子体的装置。
背景技术
等离子体装置通常包括使用提供电磁感应的感应线圈维持的感应式耦合等离子体(ICP)。ICP的典型温度是大约6000到10,000开尔文。电容性耦合等离子体(CCP)可使用分开小距离的两个电极产生。CCP装置的电极通常被放置在反应器内部，这可造成CCP污染。
发明内容
在第一方面，提供了一种装置，其包括火炬和电容装置，所述电容装置被配置来将射频能量提供到所述火炬以维持所述火炬中的电容性耦合等离子体。在某些实例中，所述电容装置可在所述火炬的至少一部分外部且围绕所述火炬的至少一部分，例如，所述电容装置可以接触所述火炬的外表面。在一些实施方案中，只可以存在单个电容装置，其中所述电容装置只有一端电耦合到射频能源。在其它实例中，所述电容装置的一端可电耦合到电容器且另一端可通过电感器电耦合到晶体管。
在某些实例中，所述电容装置可被配置来在缺少任何实质的感应耦合的情况下维持所述电容性耦合等离子体。在其它实例中，所述电容装置可包括线圈。在额外实例中，所述火炬可包括实质上圆柱形中空氧化铝主体。在其
它实例中，所述电容装置可电耦合到振荡器。在其它实例中，所述电容 装置可为包围所述火炬的至少一部分的实质上圆柱形装置。在一些实例中，所述电容装置可电耦合到振荡器。在某些实例中，所述电容装置可包括板电极，所述板电极包括用于容纳所述火炬的至少一部分的孔径。在一些实施方案中，所述装置可包括被配置来将射频能量提供到所述火炬的额外电容装置，例如，可存在所述火炬的至少一部分外部且包围所述火炬的至少一部分的额外电容装置。在一些实例中，所述电容装置和所述额外电容装置可各自电耦合到相同振荡器。在某些实施方案中，所述电容装置和所述额外电容装置可各自电耦合到不同振荡器。在其它实例中，所述电容装置和所述额外电容装置中的至少一个包括板电极。在一些实例中，所述电容装置可被构造和布置来使用110到120伏特交流或便携式电源来操作。
另一方面，一种非感应式耦合等离子体装置，其包括火炬和电容装置，所述电容装置被配置来将射频能量提供到所述火炬以在不使用感应耦合的情况下维持所述火炬中的电容性耦合等离子体。在某些实施方案中，所述电容装置可在所述火炬的至少一部分外部且围绕所述火炬的至少一部分，例如，如果需要，所述电容装置可以接触所述火炬的外表面。在一些实施方案中，只可以存在单个电容装置，其中所述电容装置只有一端电耦合到射频能源。在其它实例中，所述电容装置的一端可电耦合到电容器且另一端可通过电感器电耦合到晶体管。
在某些实施方案中，所述电容装置可包括在一端处电耦合到振荡器的线圈。在一些实施方案中，所述装置可包括火炬，所述火炬包括氧化铝。在其它实施方案中，所述电容装置包括板电极。在其它实施方案中，所述电容装置是包围所述火炬的至少一部分的实质上圆柱形装置。在额外实施方案中，所述电容装置可电耦合到振荡器，例如，所述振荡器可使用风扇或其它适当装置进行空气冷却。在一些实例，所述装置可包括被配置来将射频能量提供到所述火炬的额外电容装置。在其它实例中，所述电容装置和所述额外电容装置可各自电耦合到相同振荡器或不同振荡器。在一些实施方案中，所述电容装置和所述额外电容装置中的至少一个包括板电极。在其它实施方案中，所述电容装置和所述额外电容装置中的每一个包括板电极。在某些实例中，所述电容装置可被构造和布置来使用110到120伏特交流或使用便携式电源来操作。
在额外方面，描述了一种装置，其包括火炬，所述火炬包括入口、出口 和所述入口与所述出口之间的火炬主体(例如，金属氧化物火炬主体)；振荡器；和电容装置，其在一端处电耦合到所述振荡器且被配置来将射频能量提供到所述火炬以维持所述火炬中的电容性耦合等离子体。在某些实例中，所述电容装置可在所述火炬的至少一部分外部且围绕所述火炬的至少一部分，例如，所述电容装置可以接触所述火炬的外表面的某个部分。在一些实施方案中，只可以存在单个电容装置。在其它实例中，所述电容装置的一端可电耦合到振荡器的电容器且另一端可通过电感器电耦合到振荡器的晶体管。
在某些实施方案中，所述火炬主体可包括氧化铝。在其它实例中，所述火炬的所述入口和所述出口各自包括氧化铝。在其它实例中，所述火炬主体可以包括金属氧化物，例如其可为电介质金属氧化物。在其它实例中，所述电容装置包括导线，所述导线只在所述导线一端处电耦合到所述振荡器，所述导线还包括线圈，所述线圈包括用于容纳所述火炬主体的至少一部分的孔径。在一些实例中，所述线圈可与所述火炬主体的至少一部分接触。在额外实例中，所述装置可包括被配置来将射频能量提供到所述火炬的额外电容装置。在一些实施方案中，所述电容装置和所述额外电容装置可各自电耦合到相同振荡器或不同振荡器。在其它实施方案中，所述电容装置和所述额外电容装置中的至少一个包括板电极。在一些实例中，所述电容装置被构造和布置来使用110到120伏特交流或便携式电源操作。
另一方面，描述了一种装置，其包括：火炬，所述火炬包括入口、出口和所述入口与所述出口之间的火炬主体；振荡器；和电容装置，其包括在一端处电耦合到所述振荡器且在相对端处耦合到所述火炬主体的第一电极，所述电容装置被配置来将射频能量提供到所述火炬，其中所述火炬被构造和布置来充当第二电极，且所述第一电极和所述第二电极操作地维持所述火炬主体中的电容性耦合等离子体。在某些实例中，所述电容装置可在所述火炬的至少一部分外部且围绕所述火炬的至少一部分，例如，所述电容装置可以接触所述火炬的外表面的某个部分。在一些实施方案中，只可以存在单个电容装置。在其它实例中，所述电容装置的一端可电耦合到振荡器的电容器且另一端可通过电感器电耦合到振荡器的晶体管。
在某些实例中，所述火炬主体可包括金属氧化物，诸如例如氧化铝。在其它实例中，所述第一电极被构造和布置成包围所述火炬的至少一部分的线 圈。在一些实例中，所述第一电极被构造和布置成包括用于容纳所述火炬的至少一部分的孔径的板电极。在其它实例中，所述第一电极被构造和布置成包括被配置成容纳所述火炬的至少一部分的中空核心的实质上圆柱形装置。在某些实施方案中，所述振荡器进行空气冷却。在其它实施方案中，所述电容装置被构造和布置来使用110到120伏特交流或使用便携式电源来操作。在一些实例，所述装置可包括被配置来将射频能量提供到所述火炬的额外电容装置。
在额外方面，提供了一种装置，其包括氧化铝火炬，其包括实质上中空管、包括入口、出口和所述入口与所述出口之间的火炬主体；和电容装置，其包括在一端处电耦合到射频能源且在相对端处包围所述氧化铝火炬的至少一部分的单个电极，所述电容装置被配置来将来自所述射频能源的射频能量提供到所述火炬以维持所述火炬中的电容性耦合等离子体，所述电容装置还被配置来接触所述氧化铝火炬的外表面。在一些实例中，所述电容装置的一端可电耦合到电容器且另一端可通过电感器电耦合到晶体管。
在某些实施方案中，所述电容装置包括包围所述氧化铝火炬的至少一部分的线圈。在一些实例中，所述电容装置包括板电极，所述板电极包括被配置来容纳所述氧化铝火炬的至少一部分的孔径。在某些实例中，所述电容装置包括实质上圆柱形装置，所述圆柱形装置包括用于容纳所述氧化铝火炬的至少一部分的中空孔径。在一些实例中，所述电容装置是使用110到120伏特交流电源或便携式电源(例如，电池、燃料电池、光伏电池等等)来操作。在某些实施方案中，所述装置可包括被配置来将射频能量提供到所述火炬的至少一个额外电容装置。
另一方面，公开了一种由过程产生的等离子体，所述过程包括将氦气流引入到包括氧化铝的火炬主体中和使用被配置来将电容耦合提供到所述火炬主体的电容装置维持所述等离子体。在某些实例中，所述电容装置可在所述火炬的至少一部分外部且围绕所述火炬的至少一部分。在一些实施方案中，只可以存在单个电容装置，其中所述电容装置只有一端电耦合到射频能源。
在某些实施方案中，所述过程可包括在缺少任何实质感应耦合的情况下维持所述等离子体。在其它实施方案中，所述过程可包括大约5公升/分钟或更小(例如，大约0.5公升/分钟或更小)的流速将所述氦气流引入到所述火 炬主体中。在额外实施方案中，所述过程可包括使用110到120伏特交流电源或使用便携式电源(例如，电池、燃料电池、光伏电池等等)提供所述电容耦合。在一些实施方案中，所述过程可包括使用包括板电极的电容装置提供所述电容耦合。在某些实施方案中，所述装置可包括将所述火炬主体配置成氧化铝火炬主体。
在额外方面，描述了一种由过程产生的等离子体，所述过程包括将气流引入到包括氧化铝的火炬主体中和使用被配置来将电容耦合提供到所述火炬主体的电容装置维持所述等离子体。在某些实例中，所述电容装置可在所述火炬的至少一部分外部且围绕所述火炬的至少一部分。在一些实施方案中，只可以存在单个电容装置，其中所述电容装置只有一端电耦合到射频能源。
在某些实施方案中，所述过程可包括在缺少任何实质感应耦合的情况下维持所述等离子体。在其它实施方案中，所述过程可包括以大约0.5公升/分钟或更小的流速将所述气流引入到所述火炬主体中。在其它实施方案中，所述过程可包括使用110到120伏特交流电源提供所述电容耦合。在额外实施方案中，所述过程可包括使用便携式电源(例如，电池、燃料电池、光伏电池等等)提供所述电容耦合。在一些实施方案中，所述过程可包括使用包括板电极的电容装置提供所述电容耦合。在其它实施方案中，所述过程可包括使用电耦合到所述电容装置的经空气冷却的振荡器提供所述电容耦合。
另一方面，提供了一种套件，其包括：电容装置，所述电容装置被构造和布置来提供电容耦合以维持火炬中的等离子体。在一些实施方案中，所述套件还可包括火炬，所述火炬可以是例如金属氧化物火炬。在一些实例中，所述金属氧化物火炬可为氧化铝火炬。在其它实例中，所述金属氧化物火炬可为电介质金属氧化物火炬。在其它实例中，所述电容装置可包括线圈。在额外实例中，所述电容装置包括板电极。在其它实例中，所述电容装置包括实质上圆柱形装置，所述圆柱形装置包括中空腔。在其它实例中，所述套件可包括至少一个额外电容装置。在一些实施方案中，所述套件可包括便携式电源。在某些实施方案中，所述套件可包括检测器。在一些实例中，所述套件可包括至少一个标准。
在额外方面，提供了一种仪器，其包括：火炬，所述火炬包括入口、出口和所述入口与所述出口之间的火炬主体；电容装置，其被配置来将射频能 量提供到所述火炬以维持所述火炬中的电容性耦合等离子体；和检测器，其流体耦合到所述火炬的所述出口以容纳分析物。在某些实施方案中，所述检测器可为质谱仪、可被配置来检测所述分析物的光学发射，或可被配置来检测所述分析物的光吸收。在一些实例中，所述火炬包括氧化铝火炬主体。在其它实例中，所述电容装置包括线圈。在其它实例中，所述电容装置包括板电极。在又额外实例中，所述电容装置是使用110到120伏特交流或便携式电源操作。在一些实施方案中，所述仪器可包括流体耦合到所述火炬的冷凝器。在其它实施方案中，所述仪器可包括流体耦合到所述火炬的样本引入***。
另一方面，描述了一种反应器，其包括：反应器腔室；和电容装置，其被配置来将射频能量提供到所述反应器腔室以维持所述反应器腔室中的电容性耦合等离子体。在某些实例中，所述电容装置可在所述反应器腔室的至少一部分外部且围绕所述反应器腔室的至少一部分。在一些实施方案中，只可以存在单个电容装置，其中所述电容装置只有一端电耦合到射频能源。
在某些实例中，所述电容装置可被配置来在缺少任何实质的感应耦合的情况下维持所述电容性耦合等离子体。在其它实例中，所述电容装置包括线圈。在额外实例中，所述反应器腔室包括氧化铝。在一些实施方案中，所述电容装置可电耦合到振荡器。在其它实施方案中，所述电容装置可为包围所述反应器腔室的至少一部分的实质上圆柱形装置。在其它实施方案中，所述电容装置包括板电极，所述板电极包括用于容纳所述反应器腔室的至少一部分的孔径。在一些实施方案中，所述反应器可包括被配置来将射频能量提供到所述反应器腔室的额外电容装置。在某些实例中，所述额外电容装置可在所述反应器腔室的至少一部分外部且围绕所述反应器腔室的至少一部分。在其它实例中，所述反应器可包括流体耦合到所述反应器腔室的自动取样器。在一些实例中，所述电容装置可被构造和布置来使用110到120伏特交流或使用便携式电源来操作。在其它实例中，所述反应器腔室包括用于将反应剂引入到所述反应器腔室中的多个入口。在其它实例中，所述反应器可包括所述反应器腔室的内表面上的催化剂。在一些实例中，所述反应器可包括流体耦合到所述反应器的出口的检测器。例如，所述检测器可为质谱仪、可被配置来检测所述反应器腔室中的物种的光学发射、可被配置来检测所述反应器腔室中的物种的光吸收，或其组合。在一些实例中，所述反应器可包括流体 耦合到所述反应器腔室的氦气源。
在额外方面，提供了一种维持电容性耦合等离子体的方法，其包括：将气流引入到火炬主体中和使用被配置来维持所述电容性耦合等离子体的电容装置将射频能量提供到所述火炬主体。在某些实例中，所述电容装置可在所述火炬主体的至少一部分外部且围绕所述火炬主体的至少一部分。在一些实施方案中，只可以存在单个电容装置，其中所述电容装置只有一端电耦合到射频能源。
在某些实例中，所述方法可包括在缺少任何实质感应耦合的情况下维持所述电容性耦合等离子体。在其它实例中，所述方法可包括以大约0.5公升/分钟或更小的流速将所述气流配置成氦气流。在其它实例中，所述方法可包括将所述电容装置配置成包围所述火炬主体的至少一部分的线圈。在额外实例中，所述方法可包括将所述电容装置配置成包括用于容纳所述火炬主体的至少一部分的孔径的板电极。在一些实例中，所述方法可包括将所述火炬主体配置成氧化铝火炬。在其它实例中，所述方法可包括在缺少注射器的情况下维持所述电容性耦合等离子体。在额外实例中，所述方法可包括将所述电容装置配置成电耦合到振荡器。在一些实例中，所述方法可包括使用周围空气对所述振荡器冷却。在额外实例中，所述方法可包括使用便携式电源对所述电容装置供电。在一些实施方案中，所述方法可包括使用大约500瓦特或更小的电源对所述电容装置供电。在额外实施方案中，所述方法可包括使用110到120伏特交流电源对所述电容装置供电。在其它实施方案中，所述方法可包括使用额外电容装置以将射频能量提供到所述火炬。在一些实施方案中，所述方法可包括将所述额外电容装置配置成线圈或将所述额外电容装置配置成板电极。在额外实施方案中，所述方法可包括将所述电容装置和所述额外电容装置电耦合到相同振荡器或不同振荡器。
在某些实施方案中，所述方法可包括将所述火炬配置成氧化铝火炬、将所述气流配置成氦气流和将所述电容装置配置成线圈。在其它实施方案中，所述方法可包括将所述火炬配置成氧化铝火炬、将所述气流配置成氦气流和将所述电容装置配置成板电极。
另一方面，提供了一种促进电容性耦合等离子体的产生的方法。在某些实例中，所述方法包括提供被配置来将射频能量提供到火炬以维持所述火炬中的所述电容性耦合等离子体的电容装置。在一些实施方案中，可在缺少任 何实质感应耦合的情况下维持所述等离子体。在某些实例中，所述电容装置可在所述火炬主体的至少一部分外部且围绕所述火炬主体的至少一部分。在一些实施方案中，只可以存在单个电容装置，其中所述电容装置只有一端电耦合到射频能源。
在某些实例中，所述方法可包括配置所述电容装置以在缺少任何实质感应耦合的情况下维持所述电容性耦合等离子体。在一些实例中，所述方法可包括提供氧化铝火炬。在其它实例中，所述方法可包括将所述电容装置配置成线圈。在额外实例中，所述方法可包括将所述电容装置配置成板电极。在一些实例中，所述方法可包括将所述电容装置配置成包括用于容纳所述氧化铝火炬的至少一部分的中空核心的实质上圆柱形装置。在某些实例中，所述方法可包括提供检测器。在额外实例中，所述方法可包括提供被配置来电耦合到所述电容装置的经空气冷却的振荡器。在一些实例中，所述方法可包括在安装所述火炬之前从感应式耦合等离子体移除所述注射器。
另一方面，提供了一种装置，其包括：振荡器；氧化铝火炬，其包括入口、出口和所述入口与所述出口之间的火炬主体；氦气源，其流体耦合到所述氧化铝火炬的所述入口；和电容装置，其在一端处被构造和布置具有线圈，所述电容装置在与所述线圈的相对端处电耦合到所述振荡器，所述线圈包围所述氧化铝火炬的至少一部分且被配置来将射频能量提供到所述氧化铝火炬以维持所述氧化铝火炬中的电容性耦合等离子体。在某些实例中，所述电容装置可被配置来在缺少任何实质感应耦合的情况下维持所述电容性耦合。
另一方面，提供了一种用于维持火炬主体中的电容性耦合等离子体的振荡器。在某些实施方案中，所述振荡器包括：振荡器电路，其包括被配置来支持所述电路中的高频振荡的电容器和被配置来驱动所述振荡的晶体管，其中所述电容器和所述晶体管各自被配置来电耦合到电容装置以将电容能量提供到所述火炬主体以在无实质感应耦合的情况下维持所述火炬主体中的电容性耦合等离子体；和电源，其被配置来给所述振荡器电路供电。
在一些实例中，所述振荡器可包括响应于振荡频率且电耦合到所述晶体管以驱动所述振荡的反馈电路。在其它实例中，所述振荡电路的所述晶体管被配置来在所述电容装置的线圈的一端处电耦合到所述线圈，且所述电容器被配置来电耦合到所述线圈的另一端以允许通过所述电容装置将电容能量转移到所述火炬主体。在某些实例中，所述振荡电路的所述晶体管被配置来 在所述电容装置的板电极的一侧处电耦合到所述板电极，且所述电容器被配置来电耦合到所述板电极的另一侧以允许通过所述电容装置将电容能量转移到所述火炬主体。在其它实施方案中，所述电源被配置来提供至少10kV的功率以维持所述电容性耦合等离子体。在一些实例中，所述振荡器电路还被配置来与接地电极一起工作以在所述接地电极处终止所述等离子体。
在额外方面，描述了一种***，其包括：火炬主体；电容装置，其包围所述火炬主体的一部分且被配置来将电容耦合提供到所述火炬主体以维持所述火炬主体中的电容性耦合等离子体；振荡器，其电耦合到所述电容装置且被配置来驱动所述电容装置，所述振荡器包括振荡器电路，所述振荡器电路包括被配置来支持所述电路中的高频振荡的电容器和被配置来驱动所述振荡的晶体管，其中所述电容器和所述晶体管各自被配置来电耦合到电容装置以将电容能量提供到所述火炬主体以在无实质感应耦合的情况下维持所述火炬主体中的电容性耦合等离子体；和电源，其被配置来给所述振荡器供电。
在某些实施方案中，所述***可包括包围所述火炬主体的另一部分的接地电极。在其它实施方案中，所述振荡电路的所述晶体管被配置来在所述电容装置的线圈的一端处电耦合到所述线圈，且所述电容器被配置来电耦合到所述线圈的另一端以允许通过所述电容装置将电容能量转移到所述火炬主体。在一些实例中，所述振荡电路的所述晶体管被配置来在所述电容装置的板电极的一侧处电耦合到所述板电极，且所述电容器被配置来电耦合到所述板电极的另一侧以允许通过所述电容装置将电容能量转移到所述火炬主体。在额外实例中，所述电源被配置来提供至少10kV的功率以维持所述电容性耦合等离子体。在一些实施方案中，所述***可包括流体耦合到所述火炬主体的检测器。在其它实施方案中，所述***可包括流体耦合到所述火炬主体的样本引入装置。在某些实例中，所述***可包括包围所述火炬主体的一部分且被配置来提供感应耦合的感应装置。在某些实施方案中，所述感应装置包括至少一个板电极或至少三个板电极。
另一方面，提供了一种火炬电极组合件，其包括中空管，其包括入口和出口以及所述入口与所述出口之间的主体，所述管包括纵轴和实质上垂直于所述纵轴的径向轴；和电极，其在所述管的外部表面上且整体地耦合到所述管，所述电极包括所述管的所述纵向方向上的长度且被配置来从电源接收 电容能量并将所述电容能量提供到所述管以在等离子体气体被引入到所述管的所述入口中时维持所述管中的电容性耦合等离子体。
在某些实例中，所述火炬电极组合件包括所述管中被配置来容纳点火器的孔径。在其它实例中，所述电极包括多个绕组，所述绕组中的每一个实质上垂直于所述管的所述纵轴且实质上平行于所述管的所述径向轴，其中所述绕组中的每一个接触相邻绕组。在一些实施方案中，所述电极包括板电极，所述板电极包括实质上垂直于所述管的所述纵轴且实质上平行于所述管的所述径向轴的平坦表面。在额外实施方案中，所述组合件还包括整体地耦合到所述管的接地电极。
下文更详细地描述了额外特征、方面、实例和实施方案。
附图说明
参考图式描述某些实施方案，其中：
图1A-图1C是根据某些实例的火炬和电容装置的说明；
图2是根据某些实例的适用于将电容耦合提供到火炬以维持电容性耦合等离子体的电路的示意图；
图3A是根据某些实例的包括两个电容装置的火炬的说明；
图3B和图3C是根据某些实例的包括电容装置和接地电极的火炬的说明；
图4A-图4C是根据某些实例的示出可存在于电容装置中的不同横截面形状的说明；
图5是根据某些实例的被配置成板电极的电容装置的说明；
图6A和图6B是根据某些实例的具有整体电极的火炬的说明；
图7A是根据某些实例的通用仪器的方框图；
图7B是根据某些实例的包括电容性耦合等离子体的光学发射装置的方框图；
图8和图9是根据某些实例的包括电容性耦合等离子体的吸收装置的方框图；
图10是根据某些实例的包括电容性耦合等离子体的质谱仪的方框图；
图11是根据某些实例的包括ICP级和CCP级的仪器的方框图；
图12是根据某些实例的电容性耦合等离子体的照片；
图13A是根据某些实例的示出各种分析物的检测界限的表格；
图13B是根据某些实例的示出选自图13A中示出的结果的各种分析物的检测界限的表格；
图14是根据某些实例的检测界限比对激发电势的曲线图；
图15是根据某些实例的示出各种类型的等离子体的镁离子与镁原子比的表格；
图16是根据某些实例的示出各种类型的等离子体中的某些分析物的相对标准偏差的曲线图；
图17是根据某些实例的示出不同类型的等离子体中的各种分析物的信号抑制的曲线图；
图18是根据某些实例的示出使用CCP的氯和溴的检测界限的表格；
图19是根据某些实例的示出60分钟加热时间之后氦气CCP的稳定性的曲线图；
图20是根据某些实例的示出5分钟加热时间之后氦气CCP的稳定性的曲线图；
图21是根据某些实例的示出当用ICP装置分析时铝依据浓度变化的线性关系的曲线图；
图22是根据某些实例的示出当用CCP装置分析时铝依据浓度变化的线性关系的曲线图；
图23到图26是根据某些实例的示出强度依据各种浓度的铝的波长变化的扫描；
图27是根据某些实例的示出当用ICP装置分析时镉强度依据浓度变化的线性关系的曲线图；
图28是根据某些实例的示出当用CCP装置分析时镉强度依据浓度变化的线性关系的曲线图；
图29到图34是根据某些实例的使用图2的振荡器电路维持的CCP的照片；
图35到图37是根据某些实例的维持在大约1米的火炬中且分别使用氩气、氮气和周围空气的CCP的照片；且
图38是根据某些实例的使用氦气维持在0.53mm石英毛细管GC柱中的CCP的照片。
本领域一般技术人员根据本公开内容的优点将认识到，图式中的某些尺寸或特征可能已经被扩大、失真或以另外非常规或不成比例方式示出以提供图式的更易于用户使用的版本。如果以下描述中规定尺寸，那么只针对说明目的提供所述尺寸。
具体实施方式
本文中描述的装置的某些实施方案可被构造和布置用于维持电容性耦合等离子体。虽然一些实施方案被描述为包括一个或多个特征，但是在不脱离本文中描述的技术的精神和范围的情况下这些实施方案中还可以包括额外特征。此外，虽然图式中示出了某个数量的绕组，但是也可改变线圈电容装置中可以使用的绕组的确切数量。
在某些实例中，本文中描述的装置和***可被配置来使用单个电极维持电容性耦合等离子体(CCP)。例如，物理地接触火炬主体的外表面的某个部分的单个电极可用于维持火炬内的电容性耦合等离子体。单个电极可用于将射频能量提供到容纳气体的火炬，所述气体诸如(例如)氦气、氩气、氢气、氮气或其它气体。单个电极可被定位在火炬或腔室外部使得其不会干扰火炬或腔室中的物种或不会与物种反应。在一些实例中，在缺少任何实质感应耦合的情况下可提供电容耦合以维持电容性耦合等离子体。例如，在提供射频能量用于电容耦合时实质上可不存在感应耦合，且所述装置仍然可以维持火炬中的等离子体。在一些实例中，CCP可被维持在大气压、低于大气压的压力或高于大气压的压力下。
下文参考可呈包括终止于火炬上的一端处或其自身上的线圈的各种形式的电极、可包围火炬的一部分的实质上圆柱形电极、可包围火炬的一部分的实质上矩形或三角形电极描述电容装置的某些实施方案，或还可使用可提供电容耦合的其它形状和配置，例如，类似于箔片或磁带的薄平板电极可缠绕火炬的圆周。在一些实例中，可使用包括被配置来容纳火炬或腔室的孔径的板电极。
在某些实例中，可改变维持在火炬中的等离子体的大小、形状和温度。例如，等离子体的直径可以是大约0.5mm到大约12mm、更特定地直径大约1mm到大约8mm，例如，大约2mm到大约6mm，诸如(例如)直径4mm。只为了比较目的，典型的感应式耦合等离子体的直径可以是大约23 到25mm。在一些实例中，等离子体的横截面形状可改变，且可以是例如圆形、椭圆形、圆环面或其它横截面形状。取决于确切的电极配置，等离子体可实质上垂直于火炬的纵轴，而在其它实例中，等离子体可相距垂直于火炬的纵轴倾斜一定角度。在某些实例中，等离子体可沿相对于电极的放置的纵向方向延伸且可以或可以不关于电极的中心径向轴对称。在本文中的一些实例中，CCP由于其大小较小可以称作迷你等离子体或由于其大小较小且可使用氦气来维持可以称作迷你氦等离子体。虽然某些实施方案被描述为使用氦气，但是也可存在或使用其它气体(诸如氩气、氮气、周围空气等等)来代替氦气。
在某些实施方案中，火炬的确切配置可改变，且在某些实例中，火炬可包括电介质材料。在一些实例中，火炬可包括氧化铝、氧化钇、二氧化钛、石英、氮化硅或其它材料或由其制成。在其它实施方案中，火炬可包括可承受等离子体温度的材料。与用于维持感应式耦合等离子体的典型法塞尔火炬(Fassel torch)相比，用于本文中描述的装置的火炬可以是被配置成实质上圆柱形装置或管的直孔火炬。在一些实例中，直孔火炬可包括一端处的单个气体入口和相对端处的单个气体出口。火炬的确切长度和宽度可改变，且可以是例如大约0.1mm宽到大约50mm宽，例如大约0.5mm宽到大约10mm宽，且可以是大约0.5mm长到大约1米长。所属领域一般技术人员根据本公开内容的优点将认识到，也可使用其它宽度和长度的火炬，例如火炬可以呈类似于小石英、毛细管GC柱的形式，或可以是具有1米或更大的长度的大型圆柱形中空管。此外，火炬可光学透明、光学不透明或可以透射选定量的光。
在某些实例中，本文中描述的装置可操作为元素分析仪、化学分析仪、热源、火炬(例如焊接炬)、切割装置(例如等离子体切割器)、原子化源、电离源、化学反应器、废燃料处理装置、光源、便携式装置或通常使用等离子体或相当状态的物质的其它装置。下文更详细地提供某些装置的说明。
在某些实施方案中，本文中描述的基于等离子体的装置可包括电容装置。电容装置操作地将射频能量提供到火炬以维持火炬中的电容性耦合等离子体。在一些实例中，电容装置可包括电耦合到振荡器的电极。参考图1，电容装置可包括火炬120外部且盘绕在火炬120周围的电极110。电极110可以在一端处电耦合到振荡器且可在另一端处耦合到火炬，可终止于其自身 上或可电耦合到振荡器或在另一端处接地。例如，火炬本身可操作为装置的另一电极，使得由电极110提供的射频能量被提供到火炬120以维持火炬120中的等离子体。与通常包括两个或两个以上电极的现有的等离子体装置相比，当电极110单独存在时且当电极110在一端处只电耦合到振荡器且在相对端耦合到火炬(或其本身)时，电极110可正常运行。当电极110的第二端耦合到火炬120时，其可以物理地接触火炬表面或可靠近火炬表面但是不与火炬表面接触。虽然配置不同，但是电极110提供射频能量以维持火炬120中的电容性耦合等离子体。在一些实例中，缺少所存在的操作为感应线圈的任何装置提供较少(如果有)感应耦合。通过在无任何实质感应耦合的情况下使用电容耦合，火炬120中可维持高电压电容性耦合等离子体(CCP)，例如，可使用10kV、15kV或更高电压维持CCP。
在某些实例中，电极可被定位在沿火炬的各个位置处。参考图1B和图1C，电容装置155可被定位在火炬主体的气体入口160附近，或电容装置170可被定位在火炬主体的出口180附近，或可被定位在火炬的入口160与出口180之间的任意处。类似地，火炬周围的线圈绕组的确切数量可从大约三个线圈变为大约三十个线圈，更特定地大约四个线圈到大约二十五个线圈，例如，大约6个线圈到大约15个线圈。此外，绕组的数量不一定是整数，反而可为整数的某个部分。在一些实例中，例如，电极的终端可以与线圈中的一个或多个接触或可以接触火炬表面。
在某些实施方案中，电容装置的电极可以包括接触彼此且接触火炬120的表面的多个绕组。例如，绕组可以适当方式定位使得导线的圆柱体经提供使得导线圆柱体的内表面接触火炬120的外表面，且相邻线匝也彼此接触。绕组的确切数量可从大约一个绕组变为大约五十个绕组，更特定地说大约两个绕组到大约四十个绕组，例如大约五个绕组到大约二十五个绕组。然而，如本文中描述，电极可呈诸如箔片、磁带、圆柱体的其它形式或其它几何形状和结构。
在其它实例中，火炬110的端或臂115、130中的每一个可电耦合到振荡器或发电机，其将电容耦合提供到火炬主体中与电极相邻的区域。说明性振荡器可以在例如可购自PerkinElmer Health Sciences的市售ICP仪器(诸如例如Optima 7000系列的仪器)中找到。振荡器可被配置来以大约10到50MHz(例如大约15到35MHz，例如，20MHz、25MHz或27MHz)操作。 与在现有ICP仪器上使用的由冷却器冷却的振荡器相比，与电容装置一起使用的振荡器可使用muffin风扇或其它适当的空气流装置进行空气冷却。此外，振荡器可电耦合到大约500瓦特或更小的电源。例如，可使用被设计来在存在于大部分家庭中的110到120伏特交流操作的电源。在其它实例中，可使用24伏特电池、12伏特电池、光伏(PV)电池或PV电池阵列、燃料电池或其它便携式电力装置以对振荡器供电。振荡器的较小本质允许使用便携式电源且可允许本文中描述的等离子体在如例如下文更详细描述的便携式、手持装置中使用。又如下文更详细描述，电容装置的一端可电耦合到振荡器的高压电容器且电容装置的另一端可电耦合到振荡器的晶体管。
在某些实例中，可使用风扇或其它装置对所述装置的振荡器和其它组件进行冷却以提供周围空气来对组件进行冷却。风扇可安装到包括电容装置、振荡器和火炬的外壳外部，或可以安装在外壳中且包括一个或多个风管或端口以允许空气进入和排放。如果需要，可使用压缩机和制冷剂或使用冷却器或其它冷却装置将已冷却的空气引入到外壳中。
在某些实例中，振荡器可以包括振荡器电路200，振荡器电路200包括晶体管T1(参见图2)。晶体管T1包括源极端子252、漏极端子254和栅极端子256。振荡器包括连接到电极(未示出)的电容器C1和通过晶体管T1的漏极端子254连接到电极的电感器L1。反馈电阻器R1连接在中间点258与栅极端子256之间。源极端子252接地。次级电容可由电容器C2提供。主要电压供应器V2可包括由旁通电容器C5(连接到接地)、连接到晶体管T1的漏极端子254的电感器L2和电容器C4形成的滤波器，且可用于给电路200供电。偏压电压供应器可被连接来通过电阻器R3、R2和电容器C3经由线电阻R1的分压器在栅极端子256与源极端子252之间施加DC偏压电压。偏压通常为正，但是栅极在一些情况中可在零电压下操作，且不一定需要偏压电压。
在某些实施方案中，振荡器电路可以是可用于控制被提供到火炬主体中的等离子体的功率的较大电路或组件的部分。例如，振荡器电路可与利用来自振荡器的功率的负载相关。在某些实例中，电容性耦合等离子体发电机可与火炬和形成等离子体的气体(诸如氩气、氦气、氮气或其它气体)一起使用。等离子体气体可通过从振荡器汲取功率被激发到在振荡器上提供负载的热等离子体。所述电路可电耦合到电容装置(例如，接触火炬主体的表面的 线圈)以将振荡器与形成等离子体的气体电容性耦合。在一些实例中，控制器或计算机可用于控制被提供到等离子体的功率。由振荡器提供的确切频率可改变，例如，可以在10到100MHz的范围中，尤其是20到50MHz，例如27或40MHz。在典型的配置中，DC主电源借助于晶体管将主电压和功率提供到振荡器，且偏压电源可将栅极偏压电压提供到晶体管。由电源传递的功率电平是例如以1993年6月18日提交的第08/079,963号美国专利申请中教学的方式来监测，所述申请是以引用方式并入本文中。来自主电源的表示功率电平的信号可通过模数(A/D)转换器行进到专用于控制振荡器的微处理器或是较大计算机***的部分的微处理器。微处理器连同其编程可被配置来允许以不同模式操作振荡器电路。例如，微处理器可用于确定是否应以启动模式和操作模式来操作振荡器。在不希望受任何特定科学理论限制的情况下，如与当等离子体加热或在某个周期内维持相比，在等离子体点火期间可以由等离子体提供不同阻抗。在一种配置中，主电压源针对启动模式提供起始主电压，且针对操作模式提供低于启动主电压的操作主电压。此外，偏压电压供给器可针对启动模式提供起始偏压电压，且针对操作模式提供低于起始偏压电压的操作偏压电压。如果需要，可针对启动实施具有额外电容器的开关或中继器或在等离子体点火之前或之后更改电压。
在某些实施方案中，可使用高电压(例如，5kV、10kV、15kV或更大)维持本文中描述的CCP。通过提供高电压来维持CCP，产生可包括高电子温度(与使用感应式耦合等离子体维持的电子温度相比)的等离子体。在一些实例中，CCP的电子温度比使用螺旋感应线圈维持的感应式耦合等离子体高至少10％、20％、25％或30％。
在某些实例中，振荡电路可包括一个或多个反馈电阻器或电路。例如，可使用响应于振荡频率且电耦合到晶体管以驱动振荡的反馈电路。在一些实例中，响应于振荡的电容或电感反馈连接到晶体管T1的栅极端子。在一些实施方案中，反馈可以是电容或电感反馈。处理器或控制器可用于测量反馈和/或提供对振荡器的控制。
在某些实施方案中，本文中描述的装置和***可以包括两个或两个以上独立电容装置。参考图3A，装置300包括火炬305周围的第一电容装置310和火炬305周围的第二电容装置320。第一电容装置310电耦合到第一振荡器315，且第二电容装置320电耦合到第二振荡器325。替代地，第一电容 装置310和第二电容装置320中的每一个可电耦合到相同振荡器。振荡器315和325中的每一个可被独立控制使得电容装置310和320以所需频率提供射频能量，所述频率对于电容装置310和320中的每一个来说可以相同或可以不同。例如，电容装置310和320两者均可从电耦合到电容装置310和320中的每一个的27MHz振荡器提供射频能量。替代地，振荡器315和325中的一个可以27MHz操作，而另一振荡器是以不同频率(例如，38.5到40MHz)操作。振荡器的27MHz、38.5MHz和40MHz操作仅仅是说明性的且并非维持火炬中的电容性耦合等离子体所必需。类似地，可将不同电压提供到振荡器315、325以更改提供到火炬305内的等离子体的总功率电平。如果需要，三个或三个以上电容装置可耦合到单个火炬以维持火炬中的等离子体。电容装置中的任何一个或多个可电耦合到与另一电容装置相同的振荡器，或可电耦合到不同振荡器。此外，电容装置无需是相同类型或种类。例如，一个电容装置可呈线圈的形式(如图3A中示出)且另一电容装置可为板电极或另一不同类型的电容装置。
在某些实施方案中，本文中描述的电容装置可维持从电容装置的电极纵向地双向延伸的等离子体。例如且再次参考图1A，CCP可被维持在火炬120中且可在火炬主体内延伸到电极110的左侧和电极110的右侧，即使等离子体气体通常通过火炬120的主体从左侧流到右侧。CCP可以关于电极110的中心平面对称，例如，可以具有关于通常垂直于火炬主体的纵轴的电极110的中心径向轴的C2对称，或可以关于电极110的中心径向轴不对称。
在一些实例中，可希望终止火炬中的CCP，因此其不会延伸超出所需点。现在参考图3B，示出了包括包围火炬主体335且电耦合到振荡器345的电极340的电容装置。还存在接地电极350且其电耦合到接地。在电容装置330的操作中，CCP可被维持在火炬主体内，因为电容耦合由电极340提供到火炬主体335中的等离子体气体。CCP将通常延伸超出火炬主体335靠近电极340的区域，例如，延伸到电极340的左侧和右侧。由于等离子体碰撞火炬主体335靠近接地电极350且在接地电极350下方的区域，消除来自等离子体的功率，这用于终止或中断接地电极350的部位处的等离子体。在图3B中示出的配置中，等离子体气体通常从左侧流到右侧且接地电极350生效以终止电极340下游的等离子体。在类似配置中且参考图3C，可终止电容装置的电极上游的等离子体。装置360包括包围火炬主体365的一部分且电耦 合到振荡器375的电极370。接地电极380被定位在电极370上游且被配置来终止靠近和/或在接地电极380下方的等离子体。通过终止电极370上游的等离子体，进入火炬主体365的样本可在接地电极380的下游部位处碰撞“平坦”等离子体的面，例如，实质上垂直于火炬的纵轴且关于火炬的纵轴径向对称的等离子体的面。虽然没有示出，但是还可包括两个或两个以上接地电极(例如，一个在电容装置的电极上游且一个在下游)以控制等离子体的总长。
在某些实施方案中，当电容装置呈线圈的形式时，导线可为铜线、银线、金线、铝线、由耐火材料(例如，氮化硅、氧化钇、氧化铝、二氧化铈或其它材料)形成的导线或包括两种或两种以上这样的材料的导线。导线可包括合金、氧化物或其它形式的金属以提供所需电容耦合效果。导线可包括一端处的配件以耦合到振荡器且可终止于将末端部分缠绕回线圈的其它部分的相对端处或通过抵着火炬表面放置末端部分而终止。替代地，导线的另一端可耦合到振荡器或振荡器的某个组件，例如振荡器的电容器或晶体管。在某些实例中，本文中描述的电容装置的电极可被放置在火炬主体的末端部分处以使CCP从火炬主体延伸。例如，可希望使等离子体延伸到火炬主体外部以将等离子体定位更靠近仪器或另一装置内的所需部位。在这些实例中，电容装置可被放置靠近火炬的出口末端以维持部分在火炬主体中且部分延伸到靠近火炬的出口末端的空间中的CCP。
在某些实例中，将射频能量提供到火炬的电极可被构造和布置成除了线圈之外的装置。例如，电极可呈平坦箔片或磁带、圆柱体的形式、具有矩形横截面形状、三角形横截面形状或可以具有其它几何形状横截面。参考图4A，示出了包围火炬420的圆柱形电极410的横截面图。火炬420的外表面被示为接触圆柱形电极410的内表面。如果需要，圆柱形电极410与火炬420之间可以存在气室。参考图4B，具有矩形横截面形状的电极430被示为包围火炬440。火炬440被示为与电极430接触，但是如果需要也可以存在气室。参考图4C，具有三角形横截面形状的电极450被示为包围且接触火炬460，但是如果需要也可以存在气室。所属领域一般技术人员根据本公开内容的优点将认识到，图4A-图4C中示出的电极的长度可改变。在一些实施方案中，电极长度可实质上与火炬的长度相同，而在其它实施方案中，电极长度可小于或大于火炬的长度。
在某些实例中，电极可呈可维持电容性耦合等离子体的板电极的形式。参考图5，板电极520被示为具有被配置来容纳火炬510的孔径。板电极520在一侧522处电耦合到振荡器530且另一侧524保持打开或未电耦合到任何振荡器或可电耦合到振荡器，例如，板的一侧可电耦合到振荡器的电容器且板的另一侧可电耦合到振荡器的晶体管。在一些实例中，只存在单个板电极作为电容装置。可使用板电极520将射频能量提供到火炬510以维持火炬510中的电容性耦合等离子体。例如，可将大约5公升/分钟或更小(例如大约1公升/分钟或更小)的氦气流引入到火炬510中，且在点火之后，可使用板电极520维持电容性耦合等离子体。此外，当存在两个或两个以上电容装置时，电容装置可相同或可不同。例如，一个电容装置可为板电极且第二电容装置可包括线圈。电容装置中的每一个可提供相同频率的功率，例如27MHz、40MHz或其它所需频率，或可提供不同量、类型或频率的功率。在一些实例中，可希望使用两个、三个或更多个板电极作为电容装置以维持火炬510中的电容性耦合等离子体。根据本公开内容的优点，使用板电极来维持火炬中的电容性耦合等离子体将是在所属领域技术人员的能力内。
在某些实施方案中，为了在火炬中产生等离子体，可将气体引入到火炬的入口中。射频能量可从电极提供到火炬以提供维持等离子体的电容耦合。被引入的气体可为惰性气体，诸如(例如)氦气、氮气、氢气、氩气或其它稀有气体。在某些实例中，气体是氦气。氦气的使用可提供包括低成本(与氩气的成本相比)、降低的流速、便携式和其它有利特征的几个优点。例如，氦气(或其它气体)可以大约5公升/分钟或更小(例如大约小于4公升/分钟、3公升/分钟、2公升/分钟、1公升/分钟、0.75公升/分钟或甚至0.5公升/分钟或更小)的流速引入。这些流速可比感应式耦合等离子体装置中通常使用的流速小十分之一、二十分之一或甚至三十分之一。所述装置可以包括常规的样本引入***，诸如Meinhard雾化器和气旋喷雾室。在某些实例中，直孔火炬可取代注射器，因为电容性耦合等离子体的适当操作不需要注射器，但是如果需要也可以存在一个注射器。
在某些实例中，本文中描述的火炬可包括可电耦合到振荡器或发电机的整体电极。例如且参考图6A，火炬610包括整体电极620，其在此说明中呈缠绕火炬610的主体的外圆周的箔片状材料的形式。整体电极620可以被熔融到火炬610、可以通过粘附剂或填隙材料耦合到火炬610或可以其它方式 耦合到火炬610，这通常防止电极620与火炬610分离。电极620通常包括将电极620电耦合到振荡器或发电机的一根或多根引线(未示出)。电极620的特定配置可改变。例如且参考图6B，整体电极660被示为包围火炬650。整体电极660呈各自接触相邻线圈和火炬650的外表面的多个线圈的形式。电极660通常包括将电极660电耦合到振荡器或发电机的一根或多根引线(未示出)。电极660在不损坏火炬650的情况下通常不可与火炬650分离。例如，电极660可被熔融或以某种方式耦合到火炬，耦合的方式是在不损坏火炬的情况下所述两个组件不可分离。在整体电极的使用中，电极/火炬组合件被放置到装置或仪器中且然后电耦合到振荡器或发电机。在达到火炬或电极的有用寿命之后，可用新的电极/火炬组合件取代整个电极/火炬组合件。
在某些实施方案中，本文中描述的电容性耦合等离子体可在许多不同环境和许多不同装置和***中使用。例如，CCP可用作光源。特定地说，由CCP发射的高强度光可朝某个方向引导或聚焦以提供具有聚焦光束的强光源。光源可在便携式环境或固定环境(诸如家庭或公司)中使用。在一些实例中，光源可用于激发一个或多个其它物种。例如，光可用于激发行进通过窗户或在气流中的化学物种。
在某些实例中，CCP可用作化学反应器。例如，反应剂可被引入到CCP火炬的一个或多个入口中，且CCP的高温可促进所述两种反应剂之间的化学反应。在一些实例中，CCP可用作化学处理装置。例如，放射性物种可被引入到CCP中，且CCP的高温可用于促进放射性物种到更稳定形式的转换。在其它实例中，CCP的高温可用于研究相变或可用于促进引入到CCP中的物种的原子化和/或电离。所属领域一般技术人员根据本公开内容的优点将能够使用CCP装置用于这些和其它化学用途。
在一些实施方案中，CCP装置可在诸如通常使用感应式耦合等离子体的仪器中使用。在不希望受任何特定科学理论限制的情况下，本文中描述的CCP装置的某些实施方案更严格地模仿基于火焰的装置的所述性质。例如，CCP可由于例如高电子温度和较低气体温度而提供良好的激发。不同于大部分基于火焰的装置，CCP装置可为便携式的、其操作由于低功率和低气流速率需求是便宜的，且可提供基于火焰的装置不可实现的优点。参考图7A，示出了通用仪器方框图。仪器700包括流体耦合到CCP 710的样本引入***705。CCP 710流体耦合到检测器715。样本是从样本引入***705 通常呈喷雾或气雾的形式提供。CCP 710可使样本去溶剂化并将其提供到检测器730。取决于样本的性质，CCP 710还可以将样本原子化和/或电离。例如，由于CCP的某些实施方案中实质上缺少次级电流，当与形成于感应式耦合等离子体中的典型次级环形线圈相比时，CCP可具有较低气体温度和较高电子温度。较高电子温度可提供更好的样本激发，这可至少对于某些物种产生较低检测界限。除了图7A中示出的一般仪器示意图中示出的组件之外，还可以存在额外组件。例如，样本可被预调节使得在样本到达CCP之前除去大量溶剂。预调节可以数种方式完成，所述方式包括但不限于使用冷凝器以去除溶剂、末级感应式耦合等离子体级或其它方式。通过使样本去溶剂化，可降低CCP温度大幅降低的可能性。
在某些实施方案中，所述仪器可被配置来检测CCP中或从CCP离开的分析物的光学发射。由于化学物种被原子化和/或电离，最外面的电子可以经历可以发光(潜在地包括不可见光)的跃迁。例如，当原子的电子处于激发状态中时，电子随着其衰变到较低能量状态而可以光的形式发出能量。所属领域一般技术人员根据本公开内容的优点将容易选择用于监测来自激发原子和离子的光学发射的适当波长。示例性光学发射波长包括但不限于铝的396.152nm、砷的193.696nm、硼的249.772nm、铍的313.107nm、镉的214.440nm、钴的238.892nm、铬的267.716nm、铜的224.700nm、铁的259.939nm、锰的257.610nm、钼的202.031nm、镍的231.604nm、铅的220.353nm、锑的206.836nm、硒的196.206nm、钽的190.801nm、钒的309.310nm和锌的206.200nm。光学发射的确切波长取决于物种的状态(例如，原子、离子等等)且取决于衰变电子跃迁的能量级的差可以为偏移到红色或偏移到蓝色，如所属领域一般技术人员认识到。
在某些实施方案中，图7B中示出了光学发射光谱仪(OES)-CCP装置的示意图。装置720包括流体耦合到CCP 740的样本引入***730。CCP 740流体耦合到检测器750。样本引入装置730可以取决于样本的本质而改变。在某些实例中，样本引入装置730可以是被配置来使液体样本雾化以引入到CCP 740中的雾化器。在其它实例中，样本引入装置730可以被配置来直接将样本注射到CCP 740中。所属领域一般技术人员根据本公开内容的优点将容易选择用于引入样本的其它适当装置和方法。CCP 740可以是本文中描述的CCP中的任何一个或多个，且单个电容装置或多个电容装置可用于维持 CCP 740。检测器750可呈数种形式且可以是可以检测光学发射(诸如光学发射755)的任何适当装置。例如，检测器750可以包括适当光学器件，诸如透镜、反射镜、棱镜、窗口、带通滤光片等等。检测器750还可以包括光栅(诸如中阶梯光栅)以提供多通道OES装置。光栅(诸如中阶梯光栅)可以允许同时检测多个发射波长。光栅可以被定位在单色仪或其它适当装置内以选择一个或多个特定波长来监测。在某些实例中，检测器750可以包括电荷耦合装置(CCD)。在其它实例中，OES装置可以被配置来实施傅里叶变换以提供多个发射波长的同时检测。检测器750可被配置来监测大的波长范围内的发射波长，包括但不限于紫外线、可见光、近红外线和远红外线等等。OES-CCP装置720还可以包括诸如微处理器和/或计算机的适当电子器件和适当电路以提供所需信号和/或数据采集。适当的额外装置和电路在所属领域中是众所周知的且可以在(例如)市售OES装置(诸如PerkinElmer Health Sciences公司(Waltham,MA)市售的Optima 2100DV系列、Optima 5000DV系列和Optima 7000系列OES装置)上找到。选用放大器760可以操作来增加信号755，例如放大来自检测的光子的信号，且可将信号提供到显示器770，所述显示器770可以是读出器、计算机等等。在信号755足够大到能够显示或检测的实例中，可以省略放大器760。在某些实例中，放大器760是被配置来从检测器750接收信号的光电倍增器。然而，所属领域一般技术人员根据本公开内容的优点将选择用于放大信号的其它适当装置。根据本公开内容的优点，改进具有本文中公开的CCP装置的现有OES装置且使用这里公开的CCP装置设计新的OES装置也将在所属领域一般技术人员的能力之内。OES-CCP装置还可以包括自动取样器，诸如PerkinElmer Health Sciences市售的AS90和AS93自动取样器或其它供应商市售的类似装置。
在某些实施方案中，CCP可存在于针对吸收光谱学(AS)设计的仪器中。原子和离子可以吸收某些波长的光以给从较低能量级到较高能量级的跃迁提供能量。原子或离子可以包括由从基态到较高能量级的跃迁引起的多个共振谱线。如下文进一步讨论，促进这样的跃迁所需要的能量可以使用数种来源(例如，热量、火焰、等离子体、电弧、火花、阴极射线灯具、激光等等)供应。在一些实例中，CCP本身可用于提供被原子或离子吸收的能量或光。例如，装置可以包括第一CCP以将样本原子化和/或电离且包括第二CCP以提供可被原子和离子吸收的适当能量。替代地，可存在适当的光学器件使 得单个CCP可用于原子化/电离和吸收测量两者。所属领域一般技术人员根据本公开内容的优点将容易选择用于提供这种能量的适当其它能源和用于提供这种能量的适当波长的光。
在某些实例中，图8中示出了单光束AS装置。单光束AS装置800包括电源810、灯具820、样本引入装置825、CCP装置830、检测器840、选用放大器850和显示器860。电源810可以被配置来给灯具820供电，这提供被原子和离子吸收的一个或多个波长的光822。适当灯具包括但不限于水银灯、阴极射线灯、激光等等。灯具可以使用适当斩波器或脉冲式电源来产生脉冲，或在实施激光的实例中，激光可以选定频率(例如，5、10或20次/秒钟)产生脉冲。灯具820的确切配置可以改变。例如，灯具820可以沿CCP装置830轴向地提供光，或可以沿CCP装置830径向地提供光。图8中示出的实例被配置用于从灯具820进行光的轴向供应。使用信号的轴向观察可存在信噪比优点。CCP装置830可以是本文中讨论的CCP装置中的任何一个或所属领域一般技术人员根据本公开内容的优点可以容易选择或设计的其它适当CCP装置。由于样本在CCP装置830中原子化和/或电离，来自灯具820的入射光822可以激发原子。即，由灯具820供应的一定百分比的光822可以被CCP装置830中的原子和离子吸收。剩余百分比的光835可以被透射到检测器840。检测器840可以使用例如棱镜、透镜、光栅和诸如上文参考例如OES装置讨论的那些的其它适当装置提供一个或多个适当波长。信号可以被提供到选用放大器850以增加被提供到显示器860的信号。为了考虑CCP装置830中的样本的吸收量，可以在样本引入之前引入透明物(blank)(诸如水)以提供100％的透射比参考值。可以测量一旦样本被引入到CCP中或从CCP离开便透射的光量，且可以将样本透射的光量除以参考值以获得透射比。透射比的负log10等于吸收比。AS装置800还可以包括适当电子器件(诸如微处理器和/计算机)和适当电路以提供所需信号和/或数据采集。适当的额外装置和电路可以在(例如)市售AS装置(诸如PerkinElmer Health Sciences市售的AAnalyst系列光谱仪)上找到。根据本公开内容的优点，改进具有本文中公开的CCP装置的现有AS装置且使用这里公开的CCP装置设计新的AS装置也将在所属领域一般技术人员的能力之内。AS装置还可以包括所属领域中已知的自动取样器，诸如PerkinElmer Health Sciences市售的AS-90A、AS-90plus和AS-93plus自动取样器。
在某些实施方案中且参考图9，双光束AS装置900包括电源910、灯具920、CCP装置965、检测器980、选用放大器990和显示器995。电源910可以被配置来给灯具920供电，这提供被原子和离子吸收的一个或多个波长的光925。适当灯具包括但不限于水银灯、阴极射线灯、激光等等。灯具可以使用适当斩波器或脉冲式电源来产生脉冲，或在实施激光的实例中，激光可以选定频率(例如，5、10或20次/秒钟)产生脉冲。灯具920的配置可以改变。例如，灯具920可以沿CCP装置965轴向地提供光，或可以沿CCP装置965径向地提供光。图9中示出的实例被配置用于从灯具920进行光的轴向供应。如上文讨论，使用信号的轴向观察可以存在信噪比优点。CCP装置965可以是本文中讨论的CCP装置中的任何一个或所属领域一般技术人员根据本公开内容的优点可以容易选择或设计的其它适当CCP装置。由于样本在CCP装置965中原子化和/或电离，来自灯具920的入射光925可以激发原子。即，由灯具920供应的一定百分比的光925可以被CCP装置965中的原子和离子吸收。剩余百分比的光967被透射到检测器980。在使用双光束的实例中，入射光925可以使用分束器930分光使得一定百分比的光(例如，大约10％到大约90％)可以作为光束935透射到CCP装置965，且剩余百分比的光可以作为光束940透射到透镜950和955。光束可以使用组合器970(诸如半镀银镜)重组，且组合信号975可以被提供到检测装置980。参考值与样本值之间的比然后可以被确定来计算样本的吸收比。检测装置980可以使用例如棱镜、透镜、光栅和所属领域中已知的其它适当装置诸如上文参考例如OES装置讨论的那些检测一个或多个适当波长。信号985可以被提供到选用放大器990以增加被提供到显示器995的信号。AS装置900还可以包括所属领域中已知的适当电子器件(诸如微处理器和/计算机)和适当电路以提供所需信号和/或数据采集。适当的额外装置和电路可以在(例如)市售AS装置(诸如PerkinElmer Health Sciences公司市售的AAnalyst系列光谱仪)上找到。根据本公开内容的优点，改进具有这里公开的CCP装置的现有双光束AS装置且使用这里公开的CCP装置设计新的双光束AS装置也将在所属领域一般技术人员的能力之内。AS装置还可以包括所属领域中已知的自动取样器，诸如PerkinElmer Health Sciences公司市售的AS-90A、AS-90plus和AS-93plus自动取样器。
在某些实例中，图10中示意地示出了用于包括CCP装置的质谱仪(MS) 的装置。MS装置1000包括样本引入装置1010、CCP装置1020、质量分析仪1030、检测器1040、处理装置1050和显示器1060。样本引入装置1010、CCP装置1020、质量分析仪1030和检测器1040可以在降低的压力下使用一个或多个真空泵浦来操作。然而，在某些实例中，只有质量分析仪1030和检测器1040可以在降低的压力下操作。样本引入装置1010可以包括被配置来将样本提供到CCP装置1020的入口***。入口***可以包括一个或多个批量入口、直接探针入口和/或色谱入口。样本引入装置1010可以是注射器、雾化器或可以将固态、液态或气态样本传递到CCP装置1020的其它适当装置。CCP装置1020可以是本文中描述的CCP装置中的任何一个或多个。如本文中讨论，CCP装置1020可以包括例如两个或两个以上电容装置。质量分析仪1030通常取决于样本性质、所需分辨率等等可以呈数种形式，且下文进一步讨论示例性质量分析仪。检测器1040可以是可与现有质谱仪一起使用的任何适当检测装置，例如，电子倍增器、法拉第杯(Faraday cup)、涂布的照相底板、闪烁检测器等等和所属领域技术人员根据本公开内容的优点将选择的其它适当装置。处理装置1050通常包括用于分析被引入到MS装置1000中的样本的微处理器和/或计算机和适当软件。一个或多个数据库可以由处理器装置1050访问来确定被引入到MS装置1000中的物种的化学名称。所属领域中已知的其它适当额外装置也可以与MS装置1000一起使用，所述额外装置包括但不限于自动取样器，诸如PerkinElmer Health Sciences公司市售的AS-90plus和AS-93plus自动取样器。
在某些实施方案中，MS装置1000的质量分析仪取决于引入样本的所需分辨率和性质可以呈数种形式。在某些实例中，质量分析仪是扫描质量分析仪、扇形磁场分析仪(例如，用于单个和双重聚焦MS装置)、四极质量分析仪、离子阱分析仪(例如，回旋加速器、四极离子阱)、飞行时间分析仪(例如，基体辅助式激光吸收电离飞行时间分析仪)和可以使具有不同质量-电荷比的物种分离的其它适当质量分析仪。本文中公开的CCP装置可以与上文列出的质量分析仪中的任何一个或多个和其它适当质量分析仪一起使用。在某些实例中，MS装置中的CCP装置是使用氦气流和一个或多个电容装置维持的氦气-CCP。
在某些其它实例中，这里公开的CCP装置可以与质谱仪中使用的现有电离方法一起使用。例如，电子碰撞源组合CCP装置可以被组装来在离子 进入质量分析仪之前增加电离效率。在其它实例中，化学电离源组合CCP装置可以被组装来在离子进入质量分析仪之前增加电离效率。在又其它实例中，场致电离源组合CCP装置可以被组装来在离子进入质量分析仪之前增加电离效率。在又其它实例中，CCP装置可以与吸收源(诸如，例如，被配置用于快速原子轰击、场致吸收、激光吸收、等离子体吸收、热吸收、电水动力电离/吸收等等的那些源)一起使用。在又其它实例中，CCP装置可以被配置来与热喷雾电离源、电喷雾电离源或质谱仪中通常使用的其它电离源和装置一起使用。根据本公开内容的优点，设计适当装置用于电离将在所属领域一般技术人员的能力之内，所述装置包括用于质谱仪和其它应用的CCP装置。
在一些实施方案中，这里公开的MS装置可以与一种或多种其它分析技术关联。例如，MS装置可以与用于执行液相色谱法、气相色谱法、毛细管电泳和其它适当分离技术的装置关联。当将包括CCP装置的MS装置与例如气相色谱仪耦合时，可希望包括适当接口(例如，阱、射流分离器等等)以将样本从气相色谱仪引入到MS装置中。当将MS装置耦合到液相色谱仪时，也可希望包括适当接口来考虑液相色谱法和质谱仪中使用的体积差。例如，***接口可以被使用使得只有离开液相色谱仪的少量样本可以被引入到MS装置中。从液相色谱仪离开的样本也可以沉积在适当导线、杯或腔室中以运输到MS装置的CCP装置。在某些实例中，液相色谱仪可以包括被配置来用于随着样本行进通过加热的毛细管将其汽化和雾化的热喷雾器。在一些实例中，热喷雾器可以包括其自身的CCP装置以使用热喷雾器增加物种的电离。所属领域一般技术人员根据本公开内容的优点将容易选择用于将液态样本从液相色谱仪引入到MS装置中的其它适当装置。在某些实例中，MS装置，其中的至少一个包括CCP装置，针对级联质谱仪分析而彼此关联。例如，一个MS装置可以包括第一类型的质量分析仪且第二MS装置可以包括不同或类似于第一MS装置的质量分析仪。在其它实例中，第一MS装置可以操作来隔离分子离子，且第二MS装置可以操作来碎片化/检测已隔离的分子离子。在额外实施方案中，三个或三个以上MS装置可以彼此耦合。根据本公开内容的优点，设计其中的至少一个包括CCP装置的关联MS/MS装置将在所属领域一般技术人员的能力之内。
在某些实例中，本文中描述的CCP装置可在便携式装置中使用。特定 地说，某些实施方案的较低功率需求和降低的气流速率可允许在可能不具有大部分其它的基于等离子体的装置的环境中使用CCP装置。例如，CCP可使用便携式电源(诸如燃料电池、电池、光伏(PV)电池或PV电池阵列、电化学电池或被设计来容易地从一个地方移动到另一地方的其它适当电源)供电。此外，维持等离子体的最小气体需求缓和了大型气缸或其它笨重的气体存储装置的任何需求。例如，类似于小的丙烷容器大小(例如，1公升容器、1加仑容器或5加仑容器)的小的便携式气缸可填充有氦气或其它适当气体。气缸可流体耦合到包括电容装置的火炬以维持火炬中的等离子体。所维持的等离子体可在现场分析(诸如土壤分析、烃流体分析或通常在非实验室环境中执行的其它化学测试)中使用。
在一些实例中，CCP装置可被配置成传感器，所述传感器可检测特定物质的存在或是否存在高于一定含量的特定物质。例如，CCP装置可被放置在工业设施的所需区域中且可以定期监测气体以确定空气中是否存在高于不安全含量的物种或空气中是否存在某些非所需物种。类似地，可使用CCP装置执行管道流体分析，其中使用CCP装置定期取样(手动或自动)并分析工业设施中的少量流体。CCP装置的较小尺寸和功率需要允许以降低的总成本使用许多CCP装置。
除了使用本文中描述的CCP装置之外，CCP装置可在通常遭遇火焰或等离子体的其它环境中使用。例如，CCP可在焊接火炬、等离子体切割机、使用高温的处理装置中用作热源、光源或其它用途。在一些实施方案中，CCP装置可用作反应器以促进化学反应、处理废气、处理废燃料等等。例如，部分燃烧的废气可被引入到反应器中以促进进一步降解或氧化成更环保形式。类似地，废核燃料可被引入到反应器中以促进更稳定形式的形成。在某些实施方案中，反应器可包括反应器中用于引入物种的一个或多个入口。例如，化学反应剂可被引入到反应器中，且反应器中的CCP可促进化学反应剂之间的反应。来自反应的产物可以等离子体流从反应器中流出，且被收集并隔离在一个或多个其它容器中。
在某些实例中，等离子体可由包括将气流引入到火炬主体(例如，包括氧化铝的火炬主体)中且使用被配置来将电容耦合提供到火炬主体的电容装置维持等离子体的过程来产生。在一些实例中，所述过程可包括在缺少任何实质感应耦合的情况下维持等离子体。在其它实例中，所述过程可包括以大 约0.5公升/分钟或更小的流速将气流引入到火炬主体中。在其它实例中，所述过程可包括使用110到120伏特交流电源提供电容耦合。在额外实例中，所述过程可包括使用便携式电源提供电容耦合。在一些实例中，便携式电源可为电池、燃料电池、光伏电池、电化学电池或其它便携式电源。在一些实施方案中，所述过程可包括使用包括板电极的电容装置提供电容耦合。在额外实施方案中，所述过程可包括使用电耦合到电容装置的经空气冷却的振荡器提供电容耦合。
在某些实施方案中，例如可使用套件来维持CCP。套件可包括例如一个或多个所需组件来改进现有等离子体装置使得所述装置可用于维持CCP。在一些实施方案中，套件可包括被构造和布置来提供电容耦合以维持金属氧化物火炬中的等离子体的电容装置。在某些实例中，套件还可包括火炬，诸如例如金属氧化物火炬。在一些实施方案中，金属氧化物火炬可为氧化铝火炬。在其它实施方案中，金属氧化物火炬可为电介质金属氧化物火炬。在某些实例中，电容装置可包括线圈，可为板电极或可为其它电容装置，诸如例如包括中空腔的实质上圆柱形装置。在一些实例中，套件可包括至少一个额外电容装置。在其它实例中，套件可包括便携式电源。在其它实例中，套件可包括检测器。
在某些实施方案中，可执行维持电容性耦合等离子体的方法。所述方法可包括例如将气流引入到火炬主体中，且使用被配置来维持电容性耦合等离子体的电容装置将射频能量提供到火炬主体。电容装置可以呈本文中描述的电容装置中的任一个的形式。在一些实施方案中，所述方法还可包括在缺少任何实质感应耦合的情况下维持电容性耦合等离子体。在一些实例中，所述方法可包括以大约0.5公升/分钟或更小的流速将气流配置成氦气流。在其它实例中，所述方法可包括将火炬主体配置成氧化铝火炬。在其它实例中，所述方法可包括在缺少注射器的情况下维持电容性耦合等离子体。在额外实施方案中，所述方法可包括配置电容装置以使其电耦合到振荡器。在一些实例中，只可使用单个电极。在其它实施方案中，所述方法可包括使用周围空气对振荡器冷却。在一些实例中，所述方法可包括使用便携式电源来给电容装置供电。在额外实例中，所述方法可包括使用大约500瓦特或更小的电源来电容装置供电。在又其它实例中，所述方法可包括使用110到120伏特交流电源来给电容装置供电。在一些实例中，所述方法可包括使用额外电容装置 来将射频能量提供到火炬。在其它实例中，所述方法可包括将额外电容装置配置成线圈、板电极或其它类型的电容装置。在一些实施方案中，所述方法可包括将电容装置和额外电容装置电耦合到相同振荡器。在其它实施方案中，所述方法可包括将电容装置和额外电容装置中的每一个电耦合到不同振荡器。
在一些实例中，所述方法可包括将火炬配置成氧化铝火炬、将气流配置成氦气流和将电容装置配置成线圈。在某些实例中，只可以存在单个线圈电极。在其它实例中，所述方法可包括将火炬配置成氧化铝火炬、将气流配置成氦气流和将电容装置配置成板电极。在某些实例中，只可以存在单个板电极。
在某些实施方案中，可执行促进电容性耦合等离子体的产生的方法。例如，所述方法可包括提供被配置来将射频能量提供到火炬的电容装置以维持火炬中的电容性耦合等离子体。在一些实例中，电容装置被配置来在缺少任何实质感应耦合的情况下维持电容性耦合等离子体。在一些实施方案中，所述方法可包括提供氧化铝火炬。在其它实施方案中，所述方法可包括将电容装置配置成线圈。在额外实施方案中，所述方法可包括将电容装置配置成板电极。在其它实施方案中，所述方法可包括将电容装置配置成包括中空核心以容纳氧化铝火炬的至少一部分的实质上圆柱形装置。在一些实例中，所述方法可包括提供检测器。在其它实施方案中，所述方法可包括提供被配置来电耦合到电容装置的经空气冷却的振荡器。在其它实施方案中，所述方法可包括在安装火炬之前从感应式耦合等离子体移除注射器。
在某些实施方案中，本文中描述的CCP和用于产生CCP的装置可组合感应式耦合等离子体使用。例如，可希望使用包括感应式耦合等离子体的第一级和包括CCP的第二级。第一级可用于使样本去溶剂化，且去溶剂化的样本可从第一级提供到第二级的CCP以进行原子化和/或电离。图11中示出了此***的示意图。***1100包括样本引入***1110、ICP级1120、CCP级1130和检测器1140。样本引入装置1110将样本提供到ICP级1120。ICP级1120可使样本中的物种去溶剂化和/或原子化/电离且将所述物种提供到CCP级1130，这可原子化和/或电离所接收物种。ICP级1120和CCP级1130可以共享共同的火炬或可以包括单独火炬。当使用单独火炬时，ICP级1120与CCP级1130之间可存在一个或多个接口，或所述两个火炬可以在不使用 接口的情况下流体耦合。CCP级1130可将物种提供到检测器1140，其可以是本文中描述的检测器中的任一个、其组件，例如，质谱仪、OES检测器、AAS检测器或其它检测器。如果需要，CCP级1130可被放置在样本引入装置1110与ICP级1120之间，因此样本首先入射在CCP级1130上。样本然后可以被提供到下游ICP级。
在某些实施方案中，本文中描述的振荡器和装置可在专用元素检测器中使用。例如，本文中描述的振荡器可以实质上低于通常与感应式耦合等离子体一起使用的振荡器的成本产生。较低成本允许设计可用于分析一个或几个元素的专用元素分析仪。说明性元素分析仪包括被配置来检测一种或多种金属或非金属(例如，氮气、硫、卤素诸如氟气、氯气、溴和碘或其它元素)的分析仪。在一些实例中，CCP可耦合到元素选择检测器以将经原子化和/或电离元素提供到元素选择检测器，例如，CCP可流体耦合到被配置来测量例如硫或碳或氮气中的一个的脉冲式火焰光度检测器(PFPD)。选择元素分析仪可以流体耦合到色谱仪装置，例如，气相色谱仪装置、液相色谱仪装置或用于分离样本中的物种的其它色谱仪装置。
下文描述CCP装置和用于维持CCP的装置的配置的某些具体实例以进一步说明本文中描述的技术的一些使用。
实例1
电容性耦合等离子体是使用经修改的Optima 7000OES仪器产生并维持。具有如图2中示出的振荡器电路的27MHz振荡器被放置在Optima 7000OES仪器内部。火炬底座和样本引入***是标准的且未经修改的使用。直孔氧化铝管用作CCP火炬。氧化铝管取代Optima7000仪器的注射器。射频能量使用缠绕并接触氧化铝管的单根铜线耦合到氧化铝管(参见图12)。周围空气使用muffin风扇通过火炬隔间底部处的蜂巢吹入以对振荡器冷却。振荡器的电力是通过经修改前门组合件提供且受DC电源控制。氦气是以大约0.5公升/分钟的流速引入。2mL/分钟的泵浦速率和30伏特(14A)的功率用于维持等离子体。图12中示出了经维持CCP和线圈电容装置的照片。
实例2
数种分析物被注射到实例1的CCP装置中，且使用Optima 7000仪器中的现有OES检测器测量检测界限(参见图13A)。所使用的标准是1％硝酸中的1ppm QC-21。使用去离子的水进行透明物测量。使用两种不同的样本 引入***：(1)C型Meinhard雾化器和气旋喷雾室，和(2)超声雾化器(USN)。使用40MHz和27MHz射频能量。为了比较目的，还使用标准的Optima 7000设备和感应式耦合等离子体测量分析物的检测界限。
已观察到，ICP促进离子谱线且CCP促进原子谱线。为了比较目的，从图13A的表格选择某些结果且在图13B中重现所述结果以比较CCP和ICP的有利元素。所述结果与具有某些元素的较低检测界限的CCP和具有其它元素的较低检测界限的ICP一致。
实例3
为了更好地理解CCP和ICP检测界限的差，图14中产生并示出了估计检测界限的CCP/ICP比对激发电势的标绘图。对于所测试的所述元素，CCP被观察到针对具有较低激发电势的元素提供较低检测界限。在一些情况中，低激发电势原子谱线的检测界限可比常规的ICP检测界限好10倍。类似地，当使用CCP时，与对ICP观察的检测界限相比，高激发电势离子谱线的检测界限可能更糟。
图15中计算并示出了针对等离子体中的每一个的镁离子与镁原子的比。与当使用ICP观察的比相比，CCP促进的原子谱线降低了离子/原子比。
为了确定使用CCP进行测量的精确度，以两种不同流速使用ICP装置和CCP装置分析4组10个副本。图16的曲线图中示出了结果。已发现CCP的精确度可与ICP相当。
实例4
为了确定CCP性能是否被基体效应改变，执行测量以确认基体对信号的百分比抑制。使用1％钙溶液中的1ppm的分析物。图17中示出了结果。如可知，基体抑制取决于特定分析物改变，其中某个抑制小于在ICP的情况下观察的抑制且某个抑制大于在ICP的情况下观察的抑制。
实例5
使用CCP装置确定氯和溴检测界限。图18中示出了结果。并未针对比较执行ICP检测界限。
实例6
为了确定CCP的长期稳定性，将10ppm的若干分析物注射到CCP装置中且监测其信号强度依据时间的变化。等离子体在引入任何分析物之前的60分钟内展开。理论上，相对强度针对稳定性能介于95％到105％之间(100％ 相对强度的+/-5％)，如由图19的曲线图中的两个条块示出。对于除了锌之外的所有测试的分析物，CCP提供稳定性能。锌信号漂移到105％以上且然后稳定在大约106％相对强度，但是认为锌信号将以更长时间间隔恢复到所述条块内的电平。
使用不同泵浦速率(1mL/分钟)执行类似测量，且图20中示出了结果。此外，CCP装置在注射10ppm的分析物之前的仅仅2分钟内展开(“冷启动”)。如图20中示出，所述测量的线性度小于图19中观察的所述测量。此外，若干元素(Mg和Ba)以更长时间提供高于105％值的相对强度。当比较图19和图20的结果时，可希望允许CCP在样本引入之前“加热”一定周期以增加整体精确度。
实例7
在ICP和CCP仪器中针对铝测试浓度对信号的影响。图21中使用Optima 7000仪器示出ICP测量的结果，且图22中使用实例1的振荡器示出CCP测量的结果。ICP信号在广泛的浓度范围内极具线性。CCP信号在低浓度下呈线性，但是在较高浓度下线性度降低。铝可极容易形成氧化物，且CCP的较低温度与较高氧化物形成和信号的降低线性度一致。为了增加线性度，铝分析物可被放置在油中或可在样本引入到CCP中之前使样本去溶剂化以减少氧化物形成。
实例8
在不同浓度下针对铝扫描波长以确定背景信号。图23到图26中示出了结果。背景信号随不同浓度稍微改变，且不同波长在相同浓度下提供不同信号。Al 394扫描(图25)展现出的重现性多于其它扫描。
实例9
使用ICP(图27)和CCP装置(图28)扫描不同的镉浓度。尤其针对较低波长扫描，CCP装置针对镉提供的浓度曲线的线性度大于ICP装置提供的浓度曲线。
实例10
包括缠绕石英管的线圈的CCP装置用于维持石英管内的CCP。使用氦等离子体气体连同以下参数：提供48伏特的电压、20安培的电流和38.5MHz的频率。火炬保持在大气压下。图29中示出了维持的电容性耦合等离子体。
实例11
包括缠绕石英管的线圈的CCP装置用于维持石英管内的CCP。使用氦等离子体气体连同以下参数：提供35伏特的电压、20安培的电流和38.5MHz的频率。火炬是在比大气压低5英寸水银的降低气压下操作。图30中示出了维持的电容性耦合等离子体。
实例12
包括缠绕石英管的线圈的CCP装置用于维持石英管内的CCP。使用氦等离子体气体连同以下参数：提供34伏特的电压、20安培的电流和38.5MHz的频率。火炬是在比大气压低10英寸水银的降低气压下操作。图31中示出了维持的电容性耦合等离子体。
实例13
包括缠绕石英管的线圈的CCP装置用于维持石英管内的CCP。使用氦等离子体气体连同以下参数：提供33伏特的电压、20安培的电流和38.5MHz的频率。火炬是在比大气压低15英寸水银的降低气压下操作。图32中示出了维持的电容性耦合等离子体。
实例14
包括缠绕石英管的线圈的CCP装置用于维持石英管内的CCP。使用氦等离子体气体连同以下参数：提供32伏特的电压、20安培的电流和38.5MHz的频率。火炬是在比大气压低20英寸水银的降低气压下操作。图33中示出了维持的电容性耦合等离子体。
实例15
包括缠绕石英管的线圈的CCP装置用于维持石英管内的CCP。使用氦等离子体气体连同以下参数：提供32伏特的电压、20安培的电流和38.5MHz的频率。火炬是在比大气压低25英寸水银的降低气压下操作。图34中示出了维持的电容性耦合等离子体。
当比较实例10到实例15中使用的不同压力时，随着压力降低，CCP的总长沿着火炬的纵向方向增加。
实例16
被配置成板电极的CCP装置可与0.5L/分钟氦气流和作为火炬的氧化铝管一起使用以维持氧化铝管中的电容性耦合等离子体。可使用具有图2的电路的振荡器。氧化铝管可被放置在Optima 7000系列仪器中来代替注射器。可使用标准的样本引入***。
具有图2的电路的振荡器可被放置在Optima 7000OES仪器内部。RF能量可通过板电极耦合到氧化铝管。周围空气可使用muffin风扇通过火炬隔间底部处的蜂巢吹入以对振荡器冷却。
实例17
CCP装置被配置具有电容装置且可与0.5L/分钟氦气流和作为火炬的氧化铝管一起使用以维持氧化铝管中的电容性耦合等离子体。氧化铝管可被放置在Optima 7000系列仪器中来代替注射器。可使用标准的样本引入***。
具有图2的电路的振荡器可电耦合到12伏特DC电池来供电。RF能量可通过电容装置耦合到氧化铝管。周围空气可使用muffin风扇通过火炬隔间底部处的蜂巢吹入以对振荡器冷却。
实例18
CCP装置被配置具有电容装置且可与0.5L/分钟氦气流和作为火炬的氧化铝管一起使用以维持氧化铝管中的电容性耦合等离子体。氧化铝管可被放置在Optima 7000系列仪器中来代替注射器。可使用标准的样本引入***。
具有图2的电路的振荡器可电耦合到燃料电池(诸如甲醇燃料电池、质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池或其它已知燃料电池)来供电。RF能量可通过电容装置耦合到氧化铝管。周围空气可使用muffin风扇通过火炬隔间底部处的蜂巢吹入以对振荡器冷却。
实例19
CCP装置被配置具有电容装置且可与0.5L/分钟氦气流和作为火炬的氧化铝管一起使用以维持氧化铝管中的电容性耦合等离子体。氧化铝管可被放置在Optima 7000系列仪器中来代替注射器。可使用标准的样本引入***。
具有图2的电路的振荡器可被使用且电耦合到光伏电池阵列来供电。RF能量可通过电容装置耦合到氧化铝管。周围空气可使用muffin风扇通过火炬隔间底部处的蜂巢吹入以对振荡器冷却。
实例20
CCP可使用许多不同类型的等离子体气体和包括图2的电路(或类似布置的电路)的振荡器来维持。图35到图37中示出了使用不同气体维持的CCP。图35是1米中空火炬中使用氩气维持的CCP的照片。图36是1米中空火炬中使用氮气维持的CCP的照片。图37是1米中空火炬中使用周围室内气体维持的CCP的照片。
实例21
CCP可被维持在大约毛细管GC柱的大小的火炬中。图38示出了在0.53mm毛细管GC柱2120中的用氦气维持的CCP 2110的照片。维持毛细管大小装置中的CCP的能力允许大幅降低维持CCP所需要的气体含量。
当介绍本文中公开的实例的元件时，冠词“一(a、an)”、“所述(the和said)”旨在意指存在一个或多个元件。术语“包括(comprising、including)”和“具有(having)”旨在开放式且意指可以存在除了所列出元件之外的额外元件。所属领域一般技术人员根据本公开内容的优点将认识到，实例的各个组件可与其它实例中的各个组件互换或用其它实例中的各个组件替换。
虽然上文已描述了某些方面、实例和实施方案，但是所属领域一般技术人员根据本公开内容的优点将认识到，所公开说明性方面、实例和实施方案的添加、替换、修改和更改是可能的。

Claims (146)

1.一种装置，其特征在于：包括：
火炬；
电容装置，在所述火炬的至少一部分外部且围绕所述火炬的至少一部分并接触所述火炬的外表面，所述电容装置被配置来将射频能量提供到所述火炬以维持所述火炬中的电容性耦合等离子体。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电容装置被配置来在缺少任何实质的感应耦合的情况下维持所述电容性耦合等离子体。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电容装置包括线圈，所述线圈包括彼此接触且接触所述火炬的所述外表面的多根导线。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述火炬包括实质上圆柱形中空氧化铝主体。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述电容装置电耦合到振荡器。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电容装置是包围所述火炬的至少一部分的实质上圆柱形装置。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述电容装置电耦合到振荡器。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电容装置电耦合到振荡器。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电容装置包括板电极，所述板电极包括用于容纳所述火炬的至少一部分的孔，所述板电极的内表面接触所述火炬的外表面。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括被配置来将射频能量提供到所述火炬的额外电容装置。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：所述电容装置和所述额外电容装置的每个电耦合到相同振荡器。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：所述电容装置和所述额外电容装置的每个电耦合到不同振荡器。
13.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于：所述电容装置和 所述额外电容装置至少之一包括板电极。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电容装置被构造和布置来使用110到120伏特交流来操作。
15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述电容装置被构造和布置来使用便携式电源操作。
16.一种非感应式耦合等离子体装置，其特征在于：包括：
火炬；
电容装置，被配置来将射频能量提供到所述火炬，以在不使用感应耦合的情况下维持所述火炬中的电容性耦合等离子体，所述电容装置的内表面接触所述火炬的外表面。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：所述电容装置包括在一端处电耦合到振荡器的线圈，所述线圈的内表面接触所述火炬的外表面。
18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：所述火炬包括氧化铝。
19.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：所述电容装置包括板电极。
20.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：所述电容装置是包围所述火炬的至少一部分的实质上圆柱形装置。
21.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：所述电容装置电耦合到振荡器。
22.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：还包括风扇以对所述振荡器进行空气冷却。
23.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：还包括被配置来将射频能量提供到所述火炬的额外电容装置。
24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于：所述电容装置和所述额外电容装置的每个电耦合到相同振荡器。
25.根据权利要求23所述的装置，其特征在于：所述电容装置和所述额外电容装置的每个电耦合到不同振荡器。
26.根据权利要求24所述的装置，其特征在于：所述电容装置和所述额外电容装置中的至少一个包括板电极。
27.根据权利要求24所述的装置，其特征在于：所述电容装置和所述额外电容装置中的每一个包括板电极。
28.根据权利要求25所述的装置，其特征在于：所述电容装置和所述额外电容装置中的至少一个包括板电极。
29.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：所述电容装置被构造和布置来使用110到120伏特交流来操作。
30.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：所述电容装置被构造和布置来使用便携式电源操作。
31.一种装置，其特征在于：包括：
火炬，包括入口、出口和所述入口与所述出口之间的金属氧化物火炬主体；
振荡器；
电容装置，在一端处电耦合到所述振荡器且被配置来将射频能量提供到所述火炬，以维持所述火炬中的电容性耦合等离子体。
32.根据权利要求31所述的装置，其特征在于：所述火炬主体包括氧化铝。
33.根据权利要求31所述的装置，其特征在于：所述火炬的所述入口和所述出口的每个包括氧化铝。
34.根据权利要求31所述的装置，其特征在于：所述金属氧化物火炬主体包括电介质金属氧化物。
35.根据权利要求31所述的装置，其特征在于：所述电容装置包括导线，所述导线在所述导线的一端处电耦合到所述振荡器，所述导线还包括线圈，所述线圈包括用于容纳所述火炬主体的至少一部分的孔，所述线圈的内表面接触所述火炬主体的外表面。
36.根据权利要求35所述的装置，其特征在于：所述线圈的每一导线与所述火炬主体的至少一部分接触且与所述线圈的相邻线圈接触。
37.根据权利要求31所述的装置，其特征在于：还包括被配置来将射频能量提供到所述火炬的额外电容装置。
38.根据权利要求37所述的装置，其特征在于：所述电容装置和所述额外电容装置的每个电耦合到相同振荡器。
39.根据权利要求37所述的装置，其特征在于：所述电容装置和所述额外电容装置的每个电耦合到不同振荡器。
40.根据权利要求38或39所述的装置，其特征在于：所述电容装置和 所述额外电容装置中的至少一个包括板电极。
41.根据权利要求31所述的装置，其特征在于：所述电容装置被构造和布置来使用110到120伏特交流或便携式电源操作。
42.一种装置，其特征在于：包括：
火炬，包括入口、出口和所述入口与所述出口之间的火炬主体；
振荡器；
电容装置，包括在一端处电耦合到所述振荡器且在相反端处耦合到所述火炬主体的第一电极，所述电容装置被配置来将射频能量提供到所述火炬，所述火炬被构造和布置来充当第二电极，且所述第一电极和所述第二电极操作为在无实质感应耦合的情况下维持所述火炬主体中的电容性耦合等离子体。
43.根据权利要求42所述的装置，其特征在于：所述火炬主体包括金属氧化物。
44.根据权利要求43所述的装置，其特征在于：所述金属氧化物是氧化铝。
45.根据权利要求42所述的装置，其特征在于：所述第一电极被构造和布置成包围所述火炬的至少一部分且接触所述火炬的外表面的线圈。
46.根据权利要求42所述的装置，其特征在于：所述第一电极被构造和布置成包括用于容纳所述火炬的至少一部分的孔的板电极。
47.根据权利要求42所述的装置，其特征在于：所述第一电极被构造和布置成包括被构造为容纳所述火炬的至少一部分的中空核心的实质上圆柱形装置。
48.根据权利要求42所述的装置，其特征在于：所述振荡器被空气冷却。
49.根据权利要求42所述的装置，其特征在于：所述电容装置被构造和布置来使用110到120伏特交流来操作。
50.根据权利要求42所述的装置，其特征在于：所述电容装置被配置来使用便携式电源操作。
51.根据权利要求42所述的装置，其特征在于：还包括被配置来将射频能量提供到所述火炬的额外电容装置。
52.一种装置，其特征在于：包括：
氧化铝火炬，包括实质上中空管，所述中空管包括入口、出口和所述入 口与所述出口之间的火炬主体；和
电容装置，包括在一端处电耦合到射频能源且在相反端处围绕所述氧化铝火炬的至少一部分的单个电极，所述电容装置被配置来将来自所述射频能源的射频能量提供到所述火炬，以维持所述火炬中的电容性耦合等离子体，所述电容装置还被配置来接触所述氧化铝火炬的外表面。
53.根据权利要求52所述的装置，其特征在于：所述电容装置包括围绕所述氧化铝火炬的至少一部分的线圈。
54.根据权利要求52所述的装置，其特征在于：所述电容装置包括板电极，所述板电极包括被配置来容纳所述氧化铝火炬的至少一部分的孔。
55.根据权利要求52所述的装置，其特征在于：所述电容装置包括实质上圆柱形装置，所述圆柱形装置包括用于容纳所述氧化铝火炬的至少一部分的中空孔。
56.根据权利要求52所述的装置，其特征在于：所述电容装置使用110到120伏特交流电源来操作。
57.根据权利要求52所述的装置，其特征在于：所述电容装置使用便携式电源操作。
58.根据权利要求57所述的装置，其特征在于：所述便携式电源是电池。
59.根据权利要求57所述的装置，其特征在于：所述便携式电源是燃料电池。
60.根据权利要求57所述的装置，其特征在于：所述便携式电源是光伏电池。
61.根据权利要求52所述的装置，其特征在于：还包括被配置来将射频能量提供到所述火炬的至少一个额外电容装置。
62.一种由过程产生的等离子体，其特征在于：所述过程包括将氦气流引入到包括氧化铝的火炬主体中和使用接触所述火炬主体且被配置来将电容耦合提供到所述火炬主体的电容装置维持所述等离子体。
63.根据权利要求62所述的等离子体，其特征在于：还包括在缺少任何实质感应耦合的情况下维持所述等离子体。
64.根据权利要求62所述的等离子体，其特征在于：还包括以大约0.5公升/分钟或更小的流速将所述氦气流引入到所述火炬主体中。
65.根据权利要求62所述的等离子体，其特征在于：还包括使用110 到120伏特交流电源提供所述电容耦合。
66.根据权利要求62所述的等离子体，其特征在于：还包括使用便携式电源提供所述电容耦合。
67.根据权利要求66所述的等离子体，其特征在于：所述便携式电源是电池。
68.根据权利要求66所述的等离子体，其特征在于：所述便携式电源是燃料电池。
69.根据权利要求66所述的等离子体，其特征在于：所述便携式电源是光伏电池。
70.根据权利要求62所述的等离子体，其特征在于：还包括使用包括板电极的电容装置提供所述电容耦合。
71.根据权利要求62所述的等离子体，其特征在于：还包括将所述火炬主体配置成氧化铝火炬主体。
72.一种由过程产生的等离子体，其特征在于：所述过程包括将气流引入到包括氧化铝的火炬主体中和使用接触所述火炬主体且被配置来将电容耦合提供到所述火炬主体的电容装置维持所述等离子体。
73.根据权利要求72所述的等离子体，其特征在于：还包括在缺少任何实质感应耦合的情况下维持所述等离子体。
74.根据权利要求72所述的等离子体，其特征在于：包括以大约0.5公升/分钟或更小的流速将所述气流引入到所述火炬主体中。
75.根据权利要求72所述的等离子体，其特征在于：还包括使用110到120伏特交流电源提供所述电容耦合。
76.根据权利要求72所述的等离子体，其特征在于：还包括使用便携式电源提供所述电容耦合。
77.根据权利要求76所述的等离子体，其特征在于：所述便携式电源是电池。
78.根据权利要求76所述的等离子体，其特征在于：所述便携式电源是燃料电池。
79.根据权利要求76所述的等离子体，其特征在于：所述便携式电源是光伏电池。
80.根据权利要求72所述的等离子体，其特征在于：还包括使用包括板 电极的电容装置提供所述电容耦合。
81.根据权利要求72所述的等离子体，其特征在于：还包括使用电耦合到所述电容装置的经空气冷却的振荡器提供所述电容耦合。
82.一种套件，其特征在于：包括：
金属氧化物火炬；和
电容装置，被构造和布置来提供电容耦合以维持所述金属氧化物火炬中的等离子体，所述电容装置接触所述金属氧化物火炬的外表面。
83.根据权利要求82所述的套件，其特征在于：所述金属氧化物火炬是氧化铝火炬。
84.根据权利要求82所述的套件，其特征在于：所述金属氧化物火炬是电介质金属氧化物火炬。
85.根据权利要求82所述的套件，其特征在于：所述电容装置包括线圈。
86.根据权利要求82所述的套件，其特征在于：所述电容装置包括板电极。
87.根据权利要求82所述的套件，其特征在于：所述电容装置包括实质上圆柱形装置，所述圆柱形装置包括中空腔。
88.根据权利要求82所述的套件，其特征在于：还包括至少一个额外电容装置。
89.根据权利要求82所述的套件，其特征在于：还包括便携式电源。
90.根据权利要求82所述的套件，其特征在于：还包括检测器。
91.根据权利要求82所述的套件，其特征在于：还包括至少一个标准。
92.一种仪器，其特征在于：包括：
火炬，包括入口、出口和所述入口与所述出口之间的火炬主体；
电容装置，被配置来将射频能量提供到所述火炬以维持所述火炬中的电容性耦合等离子体，所述电容装置接触所述火炬主体的外表面；和
检测器，流体耦合到所述火炬的所述出口以接收分析物。
93.根据权利要求92所述的仪器，其特征在于：所述检测器是质谱仪。
94.根据权利要求92所述的仪器，其特征在于：所述检测器被配置来检测所述分析物的光学发射。
95.根据权利要求92所述的仪器，其特征在于：所述检测器被配置来检测所述分析物的光吸收。
96.根据权利要求92到95中任一项所述的仪器，其特征在于：所述火炬包括氧化铝火炬主体。
97.根据权利要求92到95中任一项所述的仪器，其特征在于：所述电容装置包括线圈。
98.根据权利要求92到95中任一项所述的仪器，其特征在于：所述电容装置包括板电极。
99.根据权利要求92到95中任一项所述的仪器，其特征在于：所述电容装置使用110到120伏特交流或便携式电源操作。
100.根据权利要求92到95中任一项所述的仪器，其特征在于：还包括流体耦合到所述火炬的冷凝器。
101.根据权利要求92到95中任一项所述的仪器，其特征在于：还包括流体耦合到所述火炬的样本引入***。
102.一种反应器，其特征在于：包括：
反应器腔室；
电容装置，被配置来将射频能量提供到所述反应器腔室以维持所述反应器腔室中的电容性耦合等离子体，所述电容装置接触所述反应器腔室的外表面。
103.根据权利要求102所述的反应器，其中所述电容装置被配置来在缺少任何实质感应耦合的情况下维持所述电容性耦合等离子体。
104.根据权利要求102所述的反应器，其特征在于：所述电容装置包括线圈。
105.根据权利要求104所述的反应器，其特征在于：所述反应器腔室包括氧化铝。
106.根据权利要求105所述的反应器，其特征在于：所述电容装置电耦合到振荡器。
107.根据权利要求102所述的反应器，其特征在于：所述电容装置是围绕所述反应器腔室的至少一部分的实质上圆柱形装置。
108.根据权利要求107所述的反应器，其特征在于：所述电容装置电耦合到振荡器。
109.根据权利要求102所述的反应器，其特征在于：所述电容装置电耦合到振荡器。
110.根据权利要求102所述的反应器，其特征在于：所述电容装置包括板电极，所述板电极包括用于容纳所述反应器腔室的至少一部分的孔。
111.根据权利要求102所述的反应器，其特征在于：还包括被配置来将射频能量提供到所述反应器腔室的额外电容装置。
112.根据权利要求102所述的反应器，其特征在于：还包括流体耦合到所述反应器腔室的自动取样器。
113.根据权利要求102所述的反应器，其特征在于：所述电容装置被构造和布置来使用110到120伏特交流来操作。
114.根据权利要求102所述的反应器，其特征在于：所述电容装置被构造和布置来使用便携式电源操作。
115.根据权利要求102所述的反应器，其特征在于：所述反应器腔室包括用于将反应剂引入到所述反应器腔室中的多个入口。
116.根据权利要求102所述的反应器，其特征在于：还包括所述反应器腔室的内表面上的催化剂。
117.根据权利要求102所述的反应器，其特征在于：还包括流体耦合到所述反应器的出口的检测器。
118.根据权利要求117所述的反应器，其特征在于：所述检测器是质谱仪。
119.根据权利要求117所述的反应器，其特征在于：所述检测器被配置来检测所述反应器腔室中的物种的光学发射。
120.根据权利要求117所述的反应器，其特征在于：所述检测器被配置来检测所述反应器腔室中的物种的光吸收。
121.根据权利要求117所述的反应器，其特征在于：还包括流体耦合到所述反应器腔室的氦气源。
122.一种装置，其特征在于：包括：
振荡器；
氧化铝火炬，包括入口、出口和所述入口与所述出口之间的火炬主体；
氦气源，流体耦合到所述氧化铝火炬的所述入口；和
电容装置，在一端处被构造和布置有线圈，所述电容装置在与所述线圈的相反端处电耦合到所述振荡器，所述线圈围绕所述氧化铝火炬的至少一部分且接触所述氧化铝火炬的外表面，所述电容装置被配置来将射频能量提供 到所述氧化铝火炬以维持所述氧化铝火炬中的电容性耦合等离子体。
123.根据权利要求122所述的装置，其特征在于：所述电容装置被配置来在缺少任何实质感应耦合的情况下维持所述电容性耦合。
124.根据权利要求122所述的装置，其特征在于：还包括包围所述线圈下游的所述氧化铝火炬的一部分的接地电极。
125.根据权利要求122所述的装置，其特征在于：还包括包围所述线圈上游的所述氧化铝火炬的一部分的接地电极。
126.一种用于维持火炬主体中的电容性耦合等离子体的振荡器，其特征在于：所述振荡器包括：
振荡器电路，包括被配置来支持所述电路中的高频振荡的电容器和被配置来驱动所述振荡的晶体管，其中所述电容器和所述晶体管的每个被配置来电耦合到电容装置以将电容能量提供到所述火炬主体，以在无实质感应耦合的情况下维持所述火炬主体中的电容性耦合等离子体；和
电源，被配置来给所述振荡器电路供电。
127.根据权利要求126所述的振荡器，其特征在于：还包括响应于振荡频率且电耦合到所述晶体管以驱动所述振荡的反馈电路。
128.根据权利要求126所述的振荡器，其特征在于：所述振荡电路的所述晶体管被配置来在所述电容装置的线圈的一端处电耦合到所述线圈，且所述电容器被配置来电耦合到所述线圈的另一端以允许通过所述电容装置将电容能量转移到所述火炬主体。
129.根据权利要求126所述的振荡器，其特征在于：所述振荡电路的所述晶体管被配置来在所述电容装置的板电极的一侧处电耦合到所述板电极，且所述电容器被配置来电耦合到所述板电极的另一侧以允许通过所述电容装置将电容能量转移到所述火炬主体。
130.根据权利要求126所述的振荡器，其特征在于：所述电源被配置来提供至少10kV的功率以维持所述电容性耦合等离子体。
131.根据权利要求126所述的振荡器，其特征在于：所述振荡器电路还被配置来与接地电极一起工作以在所述接地电极处终止所述等离子体。
132.一种***，其特征在于：包括：
火炬主体；
电容装置，包围所述火炬主体的一部分且被配置来将电容耦合提供到所 述火炬主体以维持所述火炬主体中的电容性耦合等离子体；
振荡器，电耦合到所述电容装置且被配置来驱动所述电容装置，所述振荡器包括振荡器电路，所述振荡器电路包括被配置来支持所述电路中的高频振荡的电容器和被配置来驱动所述振荡的晶体管，其中所述电容器和所述晶体管的每个被配置来电耦合到电容装置以将电容能量提供到所述火炬主体以在无实质感应耦合的情况下维持所述火炬主体中的电容性耦合等离子体；和
电源，被配置来给所述振荡器供电。
133.根据权利要求132所述的***，其特征在于：还包括包围所述火炬主体的另一部分的接地电极。
134.根据权利要求132所述的***，其特征在于：所述振荡电路的所述晶体管被配置来在所述电容装置的线圈的一端处电耦合到所述线圈，且所述电容器被配置来电耦合到所述线圈的另一端以允许通过所述电容装置将电容能量转移到所述火炬主体。
135.根据权利要求132所述的***，其特征在于：所述振荡电路的所述晶体管被配置来在所述电容装置的板电极的一侧处电耦合到所述板电极，且所述电容器被配置来电耦合到所述板电极的另一侧以允许通过所述电容装置将电容能量转移到所述火炬主体。
136.根据权利要求132所述的***，其特征在于：所述电源被配置来提供至少10kV的功率以维持所述电容性耦合等离子体。
137.根据权利要求132所述的***，其特征在于：还包括流体耦合到所述火炬主体的检测器。
138.根据权利要求132所述的***，其特征在于：还包括流体耦合到所述火炬主体的样本引入装置。
139.根据权利要求132所述的***，其特征在于：还包括包围所述火炬主体的一部分且被配置来提供感应耦合的感应装置。
140.根据权利要求139所述的***，其特征在于：所述感应装置包括至少一个板电极。
141.根据权利要求139所述的***，其特征在于：所述感应装置包括至少三个板电极。
142.一种火炬电极组合件，其特征在于：包括：
中空管，包括入口、出口以及所述入口与所述出口之间的主体，所述管包括纵轴和实质上垂直于所述纵轴的径向轴；和
电极，在所述管的外部表面上且整体地耦合到所述管，所述电极包括所述管的所述纵向方向上的长度且被配置来从电源接收电容能量并将所述电容能量提供到所述管，以在等离子体气体被引入到所述管的所述入口中时维持所述管中的电容性耦合等离子体。
143.根据权利要求142所述的火炬电极组合件，其特征在于：还包括所述管中被配置来容纳点火器的孔。
144.根据权利要求142所述的火炬电极组合件，其特征在于：所述电极包括多个绕组，所述绕组中的每一个实质上垂直于所述管的所述纵轴且实质上平行于所述管的所述径向轴，所述绕组中的每一个接触相邻绕组。
145.根据权利要求142所述的火炬电极组合件，其特征在于：所述电极包括板电极，所述板电极包括实质上垂直于所述管的所述纵轴且实质上平行于所述管的所述径向轴的平坦表面。
146.根据权利要求142所述的火炬电极组合件，其特征在于：还包括整体地耦合到所述管的接地电极。
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