气溶胶直接进样装置样品引入流量优化及气溶胶损失率研究

2021-03-22汪传高郑国文庞洪超骆志平王仲文

辐射防护 2021年1期

吴昊，汪传高，郑国文，庞洪超，骆志平，陈然，陈凌，王仲文

(中国原子能科学研究院，北京 102413)

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)具有快速分析、探测限低、高灵敏度等特点，已广泛应用于长寿命放射性核素以及重金属等各种样品(土壤、气溶胶、水等样品)的测量[1-2]，但在针对土壤(固态)、气溶胶(气态)测量时需要对样品进行前处理，不能直接进行测量。目前已有一些文献针对ICP能够耐受少量空气(如20 mL/min～50 mL/min)的特点，开展了ICP-MS直接测量空气气溶胶中某些核素的研究。但是，由于空气中的氮气和氧气对ICP-MS的等离子化影响十分严重，混入空气后会影响ICP-MS的离子化程度，从而使灵敏度大大降低甚至熄火停机，严重影响仪器的使用性能。因此，根据前期调研的文献资料[3-6]，基于气体扩散性质，课题组研制了一套可直接与ICP-MS联用的气溶胶直接进样装置(如图1所示)。该装置可实现空气与ICP-MS工作氩气的交换从而保证氩气载带气溶胶进入ICP-MS进行等离子体化和后续测量，其特点是在空气样品引入流量保持0.8 L/min情况下保证ICP-MS长时间运行不熄火，从而进行快速测量，实现了ICP-MS直接快速测量场所空气中气溶胶，为后续ICP-MS快速定量测量空气气溶胶中的各种长寿命放射性核素奠定了基础。本文介绍了该进样装置实现ICP-MS快速测量场所空气气溶胶样品的最优化引入流量，对该装置的气体交换性能进行优化和测试，并对气溶胶损失率进行了测试。