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电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)是无机和同位素质谱中应用最广泛的质谱仪。电感耦合等离子体离子源特性分析,对于提升ICP-MS的分析特性,拓展其应用范围具有十分重要的现实意义和应用价值。分析ICP离子源的气体温度、流场分布等特性,优化ICP的工作参数和结构参数对提升ICP离子源的传输效率、改善其性能具有重要作用。本文首先基于局部热平衡状态(Local Thermal Equilibrium,LTE)方程计算了低温等离子体的平衡组分,通过文献梳理了低温等离子体输运系数。其次基于Fluent建立了ICP离子源的数值模型,求解相关计算域的各个方程,分析了电导率σ在连续分布和常数分布两种假设下电磁场分布的异同。其次分析了LTE状态下,加载采样锥前后ICP离子源的气体温度分布、电子密度分布以及速度分布,与已有文献结果对比并对模型进行评价,针对模型中数值解不自洽的问题提出改进方案。最后,利用改进后的模型对ICP离子源的负载线圈功率、中心气流量、辅助气流量等工作参数和采样锥孔径大小等结构参数进行优化分析,此外,还分析了大气环境压差对ICP离子源特性的影响。本文通过数值分析得到的主要结论如下:1)在较大的负载线圈功率和较大的采样锥孔径下,虽然待测离子会更容易被采样锥收集,但也需要更好的真空泵来维持锥后的低真空环境;2)在中心通道上能否形成合适的气体温度分布区间取决于负载线圈功率和中心气流量的相对大小,中心气流量的大小应与负载功率的大小相匹配才能取得较好的分析特性;3)ICP离子源的特性,尤其是中心通道上的气体温度和流场分布,在较低的负载功率下更容易受采样锥孔径大小和大气环境压差等因素的影响而变得不稳定,反之,在较高的负载功率下容易获得相对稳定的气体温度和流场分布特性;4)辅助气流量的大小对ICP离子源分析特性的影响十分有限;5)锥壁分流点的位置与负载线圈功率和中心气流量大小无关,主要由采样锥孔径大小和大气环境压差共同决定。