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实验室分析仪器--ICP雾化器种类-交叉雾化器

2022.1.25

交叉雾化器(cross-flow nebulizer),又称直角雾化器,因为它是由互成直角的进气管和进液毛细管构成。其毛细管可使用玻璃质或铂-铱合金,后者可以用于含氟离子试液,基座多为工程塑料。毛细管和基座的连接可以采用固定式或可调式,两者各有所长。


1、结构和工作原理

交叉雾化器是由两根互相垂直的毛细管和一个用于固定毛细管的基座组成,其剖面图如图7所示。水平放置为进气管,垂直放置的为进样管。两管的相对位置对雾化性能极为重要。

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图7 TN-1型交叉雾化器

A-进气管;B-进样管;单位/mm


交叉雾化器的成雾机理和同心雾化器基本相同。见图8。它首先由高速气流在进样管口形成负压,把试液抽提出来,然后冲击成细雾滴。试液提升量仍然遵从Hagen-Doiseuillsche关系式。即试液提升量和毛细管半径的四次方成正比,与载气压力差成比例,与毛细管长度成反比。所产生雾滴大小和数量,取决于液体和雾滴表面上所受作用力的大小,亦即气体冲击力fp、液体表面张力fσ。当fp>fσ时,就使雾滴破碎及大雾滴破碎成小气溶胶。根据实验,一般fp≥3fσ。

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图8 交叉雾化器工作原理

Dg-进气管直径;Df-进样管直径

 

2、交叉雾化器的性能

与玻璃同心雾化器类似,交叉雾化器的提升量也是随载气压力的增加而增大,但当载气压力0.25MPa后变化趋缓。通用的TN-1型交叉雾化器典型技术特性为:载气流量≤1L/min;载气压力范围0.1~0.27MPa;试液提量0.54~2.5ml/min。同时列出玻璃气动雾化器的性能以资比较。


(1)检出限

相似参数下工作的交叉雾化器与玻璃同心发化器有相近的检出限。具体数据见表1。(气动雾化器的检出限/μg•L)。


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(2)含盐量的影响

Gustavsson试验了不同含盐量试液,以考察交叉雾化器和同心雾化器的稳定性。图9是雾化时间与试液提升量的关系曲线。曲线表明,在雾化纯水溶液时,两种雾化器的提升量都是稳定的(曲线a)。而在雾化含1%NaCl的溶液时,同心雾化器的提升量随时间而逐渐降低(曲线b),而交叉雾化器则没有显著变化。其他研究者也指出过,交叉雾化器对高盐试液的稳定性要优于同心雾化器。同心雾化器耐盐量低的主要原

因是喷口处盐的沉积,部分阻塞雾化器通路。用载气加湿法可缓解同心雾化器喷口盐的沉积问题。

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图9 试液盐量对气动雾化器的影响

——交叉雾化器化器;——同心雾化器;

a-纯水溶液;b-含1%NaCl溶液;c-含3%NaCl溶液

 


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