CN102263005A - 离子源 - Google Patents

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CN102263005A CN201110175674A CN201110175674A CN102263005A CN 102263005 A CN102263005 A CN 102263005A CN 201110175674 A CN201110175674 A CN 201110175674A CN 201110175674 A CN201110175674 A CN 201110175674A CN 102263005 A CN102263005 A CN 102263005A
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马军
刘立秋
颜毅坚
徐翔
张伟
张亦扬
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Shanghai Xigan information technology (Group) Co. Ltd.
Wuhan Xigan Sci. & Tech. Co., Ltd.
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Wuhan Xigan Sci & Tech Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种离子源，该离子源包括：电源、能够产生离子的放电体和离子引出电极，放电体的高压端连接电源，低压端通过限流电阻R1接地，离子引出电极的一端通过分压电阻R3连接所述放电体的高压端，另一端通过分压电阻R2接地。本发明所述的离子源，通过增加离子引出电极、以及离子引出电极和放电体之间的引出电压，使得该离子源产生的离子能够被有效引出，同时又不影响离子源放电的稳定性。

Description

离子源
技术领域
本发明涉及离子源技术领域，尤其涉及一种辉光放电式离子源。
背景技术
离子迁移谱仪中最关键的技术之一就是离子源，离子源的作用是用来产生离子，而离子流的强度又是由离子的引出方式决定的，因此，离子源技术包括离子的有效产生和离子的有效引出两个主要部分。
对于离子的有效产生，中国专利授权公告号为CN101452806 B，发明名称为一种电离源及其在质谱或者离子迁移谱中的应用中，描述了一种离子源，其包括直流电源、载气、正负放电电极和限流电阻，其中，限流电阻和正负放电电极通过导线与直流电源和正负放电电极串联，组成一串联电路。可见，所述正负放电电极组成了一个通过辉光放电产生离子的放电体。
对于离子的有效引出，现有技术中则很少有描述。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题是：提供一种离子源，使得该离子源产生的离子能够被有效的引出，同时又不影响离子源放电的稳定性。
于是，本发明提供了一种离子源，该离子源包括：电源、能够产生离子的放电体和离子引出电极，放电体的高压端连接电源，低压端通过限流电阻R1接地，离子引出电极的一端通过分压电阻R3连接所述放电体的高压端，另一端通过分压电阻R2接地。
其中，所述离子引出电极为金属环、金属筒或者金属网。
所述放电体和离子引出电极之间的电压为引出电压，该引出电压                                                
Figure 904784DEST_PATH_IMAGE001
，其中，
Figure 208726DEST_PATH_IMAGE002
为所述电源的电压，为所述放电体电阻。
述电阻R1的取值范围为500KΩ至30MΩ。
所述放电体包括正负放电电极。
所述正负放电电极为两个位置相对的针状放电电极。
所述放电体还包括：正负电极体和用于安全防护的腔状绝缘体，所述针状放电电极设置在正负电极体上，且伸入到绝缘体内，绝缘体上开设有放电气体入孔。
所述放电气体入孔为圆状或者缝状。
所述正负电极体上的针状放电电极，两电极之间的间距为1mm至10mm。
所述电源为高压电源，其电压范围为3KV至30KV。
本发明所述的离子源，通过增加离子引出电极、以及离子引出电极和放电体之间的引出电压，使得该离子源产生的离子能够被有效引出，同时又不影响离子源放电的稳定性。
附图说明
图1为本实施例所述离子源电路图；
图2为图1所示放电体A的结构示意图；
图3为图2所示放电体A中针状放电电极A3结构示意图；
图4为辉光放电示意图。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明进行详细描述。
如图1所示，本实施例提供了一种离子源，该离子源包括：电源H.V、能够产生离子的放电体A和离子引出电极B。放电体A的高压端连接电源，低压端通过限流电阻R1接地，离子引出电极B的一端通过分压电阻R3连接放电体A的高压端，另一端通过分压电阻R2接地。
其中，电阻R2可以是可调电阻。电阻R1的取值范围为500KΩ至30MΩ之间。
电源H.V，为高压电源，其既可以是正电源，也可以是负电源，通常其高压电压
Figure 596162DEST_PATH_IMAGE002
在3KV至30KV之间。
 放电体A，可以包括针-面、针-筒、棒-筒、面-面、针-针式正负放电电极。本实施例采用针-针式正负放电电极，即两个针状的放电电极位置相对，如图2所示，放电体A还包括：正负电极体A1和用于安全防护的腔状绝缘体A2，所述针状放电电极A3设置在正负电极体A1上，且伸入到绝缘体A2内，绝缘体A2上开设有放电气体入孔A29，放电气体入孔A29可以是圆状，也可以是缝状。如图3所示，两个针状放电电极A3之间的间距一般在1mm至10mm之间，本实施例中其针柄直径d为2mm，针尖内夹角α为30°。针状放电电极A3的材料为耐高温金属，例如金属钨。
离子引出电极B，为金属环、金属筒或者金属网。
结合图1和图4所示，下面详细描述本实施例所述离子源离子引出原理：
在电源H.V的高压电压
Figure 931328DEST_PATH_IMAGE002
作用下，放电体A中会产生气体击穿，并在限流电阻R1的作用下，放电体A得以持续放电，并维持在辉光区，该辉光区是指整个放电区域。
放电体A产生气体击穿时，其内部存在着阴极辉区、阿斯顿暗区、克罗克斯暗区、负辉区、法拉第暗区、正柱区、阳极暗区和阳极辉区。其中，正柱区就是我们通常所说的等离子体区，该区的离子是很难被引出的，只有暗区的离子才能够被引出，尤其是阿斯顿暗区和克罗克斯暗区，大部分的压降加在该区，因此其中的离子能够较容易被引出。这是因为，电子在这里得以加速，并获得初始能量，电子使暗区的原子或者分子得以电离而形成离子，我们通过放电体A和离子引出电极B之间的电势差
Figure 253725DEST_PATH_IMAGE004
即可实现对暗区部分离子的引出。
放电体A处电压为：
Figure 299359DEST_PATH_IMAGE006
离子引出电极B处电压为：
Figure 615120DEST_PATH_IMAGE008
所以，放电体A和离子引出电极B之间的电压为引出电压，该引出电压
Figure 966466DEST_PATH_IMAGE009
，其中，为所述电源的电压，
Figure 356439DEST_PATH_IMAGE003
为所述放电体电阻。
于是，上述暗区中的离子中的一部分就在引出电压的作用下离开暗区而形成引出离子流。
通常人们认为，使用针-针式放电电极的放电体较容易产生弧光放电，从而给放电体放电带来不稳定。而本实施例所述离子源，其结构克服了这种缺陷。实验证明，暗区离子被有效引出的同时，正柱区的等离子体依然是稳定的，即离子被有效引出的同时，放电体放电不受任何影响。
综上所述，本实施例所述的离子源，通过增加离子引出电极、以及离子引出电极和放电体之间的引出电压，使得该离子源产生的离子能够被有效引出，同时又不影响离子源放电的稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种离子源，其特征在于，包括电源、能够产生离子的放电体和离子引出电极，放电体的高压端连接电源，低压端通过限流电阻R1接地，离子引出电极的一端通过分压电阻R3连接所述放电体的高压端，另一端通过分压电阻R2接地。
2. 根据权利要求1所述的离子源，其特征在于，所述离子引出电极为金属环、金属筒或者金属网。
3. 根据权利要求1所述的离子源，其特征在于，所述放电体和离子引出电极之间的电压为引出电压，该引出电压                                               
Figure 2011101756741100001DEST_PATH_IMAGE002
，其中，
Figure 2011101756741100001DEST_PATH_IMAGE004
为所述电源的电压，
Figure 2011101756741100001DEST_PATH_IMAGE006
为所述放电体电阻。
4. 根据权利要求1至3任意一项所述离子源，其特征在于，所述电阻R1的取值范围为500KΩ至30MΩ。
5. 根据权利要求1所述的离子源，其特征在于，所述放电体包括正负放电电极。
6. 根据权利要求5所述的离子源，其特征在于，所述正负放电电极为两个位置相对的针状放电电极。
7. 根据权利要求6所述的离子源，其特征在于，所述放电体还包括：正负电极体和用于安全防护的腔状绝缘体，所述针状放电电极设置在正负电极体上，且伸入到绝缘体内，绝缘体上开设有放电气体入孔。
8. 根据权利要求7所述的离子源，其特征在于，所述放电气体入孔为圆状或者缝状。
9. 根据权利要求6所述的离子源，其特征在于，所述正负电极体上的针状放电电极，两电极之间的间距为1mm至10mm。
10. 根据权利要求1所述的离子源，其特征在于，所述电源为高压电源，其电压范围为3KV至30KV。
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