一种电离源装置的制作方法

1.本实用新型涉及质谱检测技术领域，具体涉及一种电离源装置。


背景技术：

2.为适应现场快速检测，便携式质谱正逐步得到推广应用。便携式质谱，受体积重量等制约，便携式质谱仪的设计越来越紧凑，质谱分析主要是通过对样品的离子的质荷比的分析而实现对样品进行定性和定量的一种方法。因此，质谱仪都必须有电离装置把样品电离为离子，基于电晕放电是制作电离源技术中的一种，在大气压或亚大气压下的电离源通过施加高压(通常为2000v以上，有时需要到3000v甚至更高)产生电晕放电，并将放电产生的离子与目标气体进行反应碰撞，通过软电离方式，产生待检测离子，随后导入质谱进行检测。而高放电电压，会带来离子反应的变化，较难控制。且由于电压较高，所需防护难度大，使用的高压电源技术需求更高，高压切换需要的器件也更难获得，其成本也更高。


技术实现要素：

3.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有电晕电离源装置进行电离需要设置较高的起晕电压，使得装置防护难度较大的问题，进而提供一种低电压的电晕电离源装置。
4.为了解决上述问题，本实用新型提供的技术方案如下：
5.本实用新型实施例提供的一种电离源装置，所述装置包括：
6.起晕电路，用于电晕电离的起晕；
7.引导电路，一端与所述起晕电路连接，另一端与地连接，用于引导放电产生的离子飞行；
8.扼制电容，一端与所述起晕电路连接，另一端与地连接，用于形成起晕电势差。
9.可选地，所述起晕电路包括：
10.起晕电极，通过在所述起晕电极上增加电压来放电发生起晕；
11.分压电阻，与所述起晕电极连接，用于分压产生电势差；
12.电晕对电极，与所述分压电阻连接，利用所述起晕电极与所述电晕对电极间的电势差进行起晕，以产生离子。
13.可选地，所述引导电路至少包括一个引导电极，所述引导电极间串联连接形成引导区域，用于引导离子飞行并同时与目标物质进行反应，在所述引导电极与上一连接点之间还连接有所述分压电阻，以利用分压产生引导电极间的电势差，使得离子进行传递，所述引导电极组成的串联电路与所述电晕对电极连接。
14.可选地，所述扼制电容取值为0.1nf～10nf，以利用电容充能放电的特性，在电压反向时形成起晕电势差，并保证离子顺利通过所述电晕对电极。
15.可选地，所述电晕对电极和所述引导电极为中心带有孔洞的金属片。
16.可选地，所述起晕电极、所述电晕对电极和所述引导电极同轴间隔排列。
17.可选地，所述装置还包括：
18.加热器，位于所述电离源装置外部，用于加热所述电离源装置，以便更容易产生电离；
19.耐高温绝缘层，所述耐高温绝缘层是中心带有孔洞的片状物，与所述电晕对电极和所述引导电极穿插间隔同轴排列，构成以中心孔洞形成通路的结构，以防止高温变形和目标物质释放；
20.引出口，与所述起晕电极、所述电晕对电极和所述引导电极同轴设置于靠近所述引导电极一侧，用于引出反应后的离子到质朴检测区域。
21.本实用新型提供的技术方案，具有如下技术效果：
22.本实用新型提供的电离源装置在电晕对电极与大地之间设置了纳法级的扼制电容。首先为起晕电极加一个初始电压，其中初始电压通过分压电阻后给电晕对电极一个低与初始电压的电压值，为使得起晕电极和电晕对电极间的电势差足够大达到起晕范围，通过对电压进行反向变换的操作，使得起晕电极上的电压瞬间反向，而由于扼制电容的存在，电晕对电极的电压还保持原电压值，从而形成起晕电极和电晕对电极上的电压一正一负的情况，达到了起晕范围产生离子。而纳法级的扼制电容由于电容足够小，因此电晕对电极上的原电压值维持时间足够短，不会阻挡产生的离子向后飞行传导。而保持电离的过程对电势差的要求低于起晕，因此在电晕对电极的电压也反向时，现有电势差也能维持电离的过程，因此本实用新型的装置在良好提供电离源的基础上，克服了电离电压过高的问题，通过降低其所加电压，降低装置保护难度。进一步地，纳法级电容成本低廉，容易获取，便利了本装置的大范围生产和使用。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1示出了本实用新型实施例中的一种电离源装置结构示意图；
25.图2示出了本实用新型实施例中的一种电离源装置电路结构示意图。
26.图中标号如下：1
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起晕电极，2
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电晕对电极，3
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引导电极，4
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耐高温绝缘层，5
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引出口，6
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加热器，7
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起晕电路，8
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引导电路，c1
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扼制电容，r1～r5
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分压电阻
具体实施方式
27.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是
为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“抵接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.参考图1和图2，本实用新型提供的一种电离源装置，包括：
31.起晕电路7，用于电晕电离的起晕。
32.引导电路8，一端与起晕电路7连接，另一端与地连接，用于引导放电产生的离子飞行；
33.扼制电容c1，一端与起晕电路7连接，另一端与地连接，用于形成起晕电势差。
34.其中，起晕电路7包括起晕电极1，通过在起晕电极1上增加电压来放电发生起晕。具体地，电晕，指带电体表面在气体或液体介质中发生局部放电的现象，常发生在高压导线的周围和带电体的尖端附近，能产生与目标物质发生反应的电离子。本实用新型实施例中采用金属电晕针作为起晕电极1，其材料包括但不限于不锈钢、铜镀金。
35.其中，起晕电路7包括分压电阻r5，与起晕电极1连接，用于分压产生电势差。具体地，在本装置的起晕电极1上加一个足够大的电压，从而与大地组成回路。电晕过程的触发过程叫做起晕，起晕需要足够的大的电势差才能产生，通过在起晕电极1和电晕对电极2之间添加一个分压电阻r5，将大部分电压分走，使得电晕对电极2带有较低的电压从而产生能否发生电离的电势差。例如：在起晕电极1上施加2500v电压，分压电阻为70mω，经过分压后，电晕对电极2上带有750v电压。
36.其中，起晕电路7包括电晕对电极2，与分压电阻连接，利用起晕电极1与电晕对电极2间的电势差进行起晕，以产生离子。具体地，电晕对电极2为中心带有孔洞的金属片，以便于离子通过通孔向后传导。
37.其中引导电路8至少包括一个引导电极3，引导电极3间串联连接形成引导区域，用于引导离子飞行并同时与目标物质进行反应，在引导电极3与上一连接点之间还分别连接有分压电阻r1～r4，以利用分压产生引导电极3间的电势差，使得离子进行传递，引导电极3组成的串联电路与电晕对电极2连接。具体地，在起晕成功后，产生离子向后飞行，在飞行的过程中与目标物质或目标气体进行碰撞发生反应以产生进行质朴检测的物质。离子的飞行需要由电场完成，通过设置引导电极3，以利用引导电极3之间的电势差形成引导离子飞行的电场。引导电极3为中心带孔洞的金属片，便于离子从通孔中穿过。将多个引导电极3串联连接，其组成的串联电路和电晕对电极2串联连接，各个电极两两之间还分别连有分压电阻r1～r4，用来逐步降低电压，从而形成各个电极之间的电势差来引导电子飞行传导。
38.其中，扼制电容c1取值为0.1nf～10nf，以利用电容充能放电的特性，在电压反向时形成起晕电势差，并保证离子顺利通过电晕对电极2。具体地，为了发生电离的起晕，起晕电极1上的电压需要加高达2、3千伏的高压，这加大了装置保护的难度，为了降低所加电压，本实用新型实施例在电晕对电极2和大地之间添加了一个纳法级的电容，其取值在0.1nf到
10nf之间，由于高压电源功率越大价格越高，电晕电流一般在几微安，所以选用几十至几百微安的电流用于分压，电阻在几十兆，为了控制切换时间在百微秒量级，一般选择1nf左右的电容。在起晕电极1上所加电压较低时，起晕电极1和电晕对电极2之间的电势差不够大，无法产生起晕。为了配合起晕，执行对起晕电极1上的电压反向操作，而由于扼制电容c1的存在，该电容对电晕对电极2放电，电晕对电极2上的电压不会瞬间变化，因此电晕对电极2与起晕电极1间的电势差就会增大，其范围足够产生起晕。例如：在起晕电极1上施加2500v电压，分压电阻为70mω，经过分压后，电晕对电极2上带有750v电压，其电势差为1750v不足以起晕，将电压反向后起晕电极1上的电压为
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2500v，由于扼制电容c1的存在电晕对电极2上的电压还是750v，此时的电势差为3250v，满足起晕条件，能够产生电晕。在起晕后，电晕对电极2上的原电压会阻挡离子的飞行传导，由于扼制电容c1足够小，因此750v电压不会维持很长时间，在其掉电后，电离产生的离子向后飞行传导。此外，在起晕后维持电离的过程不需要过高的电压，因此在起晕电极1上施加的电压足够用，从而达到了降低装置施加电压的目的。采用较低的高压电源，更低的高压防护需求，满足电晕放电的正常进行，减少对电晕针的腐蚀。
39.其中起晕电极1、电晕对电极2和引导电极3同轴间隔排列。具体地，本实用新型提供的电离源装置，其各个电极之间以预设的距离间隔排列，各个电极以金属片的通孔和电晕针的针尖轴线作为参考，同轴放置。以便于离子通过通孔向后传递。
40.具体地，在一实施例中，上述电离源装置，还包括：
41.加热器6，位于电离源装置外部，用于加热电离源装置，以便更容易产生电离。具体地，用于加热电离源装置，由于加热可以降低电离条件，因此设置加热器6以便更容易产生电离，本实用新型采用外部镍铬电热丝。
42.耐高温绝缘层4，耐高温绝缘层4是中心带有孔洞的片状物，与电晕对电极2和引导电极3穿插间隔同轴排列，构成以中心孔洞形成通路的结构，以防止高温变形和目标物质释放。具体地，考虑到高温对电离源电路装置的影响，因此为防止其被高温损坏以及防止参与反应的目标物质散发到四周，在电极之间嵌套带有中心孔洞的耐高温绝缘层4，如图1黑色块所示，电极与绝缘层的孔洞构成一通路，可以完成向后传导离子与限制目标物质扩散的功能，选用的耐高温绝缘材料包括但不限于：ptfe，peek，陶瓷。
43.引出口5，与起晕电极1、电晕对电极2和引导电极3同轴设置于靠近引导电极3的一侧，用于引出反应后的离子到质朴检测区域。具体地，在离子与目标物产反应后，需要将反应后的离子送入质谱检测区域。参考各个电极金属片通孔的同一轴线，在该轴线上参考离子引导飞行方向的尾部设置一引出口5，用于将反应后的离子引出到质谱检测区域。
44.本实用新型提供的电离源装置在电晕对电极2与大地之间设置了纳法级的扼制电容c1。首先为起晕电极1加一个初始电压，其中初始电压通过分压电阻后给电晕对电极2一个低与初始电压的电压值，为使得起晕电极1和电晕对电极2间的电势差足够大达到起晕范围，通过对电压进行反向变换的操作，使得起晕电极1上的电压瞬间反向，而由于扼制电容c1的存在，电晕对电极2的电压还保持原电压值，从而形成起晕电极1和电晕对电极2上的电压一正一负的情况，达到了起晕范围产生离子。而纳法级的扼制电容c1由于电容足够小，因此电晕对电极2上的原电压值维持时间足够短，不会阻挡产生的离子向后飞行传导。而保持电离的过程对电势差的要求低于起晕，因此在电晕对电极2的电压也反向时，现有电势差也
能维持电离的过程，因此本实用新型的装置在良好提供电离源的基础上，克服了电离电压过高的问题，通过降低其所加电压，降低装置保护难度。进一步地，纳法级电容成本低廉，容易获取，便利了本装置的大范围生产和使用。
45.虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。