CN104538277A - 应用在离子源中的放电装置及方法 - Google Patents

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discharge cavity
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俞建成
闻路红
赵鹏
胡舜迪
孙明超
吴勇
宁录胜
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Abstract

本发明提供了一种应用在离子源中的放电装置及方法，所述放电装置包括中空容器，还包括：放电针，所述放电针设置在所述容器内，包括尖端部分及后端部分；所述后端部分的内部具有相互连通的轴向孔及径向孔，所述径向孔均匀分布；放电腔，所述放电腔呈筒形，设置在所述容器内的放电针的一侧，所述尖端部分深入到放电腔内；所述放电腔沿其轴向的截面为对称的两侧，所述截面的临着轴向的一侧为曲线；所述放电腔接地；电源，所述电源为放电针和放电腔之间引入高压。本发明具有稳定性好、灵敏度高、寿命长等优点。

Description

应用在离子源中的放电装置及方法
技术领域
本发明涉及质谱分析，特别涉及应用在离子源中的放电装置及方法。
背景技术
常规的大气压下现场离子源中，一种采用毛细管放电针的方式，直接进气和发生放电，这种方式虽然安装简单，但存在放电电压要求高，容易打火，其次气流喷射集中，离子射流大，因此需要较长的导引以湮灭离子，也使得高能粒子数量大大减少，离子源灵敏度降低；此外还有从放电针旁的放电腔处引入，这种方法容易使得进气不均匀，此外因高压绝缘原因，使得放电腔体整体结构和安装设计复杂，同时因为存在放电针因受离子长时间轰击，表面金属溅射，并随风脱落，导致放电针寿命不长，频繁更换等问题。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种稳定性好、灵敏度高、寿命长的应用离子源中的放电装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种应用在离子源中的放电装置，所述放电装置包括中空容器；所述放电装置还包括：
放电针，所述放电针设置在所述容器内，包括尖端部分及后端部分；所述后端部分的内部具有相互连通的轴向孔及径向孔，所述径向孔均匀分布；
放电腔，所述放电腔呈筒形，设置在所述容器内的放电针的一侧，所述尖端部分深入到放电腔内；所述放电腔沿其轴向的截面为对称的两侧，所述截面的临着轴向的一侧为曲线；所述放电腔接地；
电源，所述电源为放电针和放电腔之间引入高压。
根据上述的放电装置，优选地，所述高压为直流高压或100kHz以下的交流高压。
根据上述的放电装置，优选地，所述放电针采用单晶硅。
根据上述的放电装置，优选地，所述离子源为大气压下现场离子源。
根据上述的放电装置，优选地，所述放电针和放电腔的轴线共线。
根据上述的放电装置，优选地，沿着所述尖端的指向，所述放电腔内的中空部分逐渐收缩。
根据上述的放电装置，优选地，所述尖端部分为锥形。
本发明还提供了应用上述任一放电装置的工作方法，具有稳定性好、灵敏度高等优点。该发明目的通过以下技术方案得以实现：
上述放电装置的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：
(A1)载气进入轴向孔内，之后从径向孔均匀流出；
(A2)载气沿着尖端部分的外缘向放电腔内流动；
(A3)在所述放电针的尖端处放电。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1、中空放电针的引入，以及放电针的锥型设计，降低了放电电压，在后端部分的均匀开孔则保证气体的均匀进入。
2、放电腔的曲面式流场设计，使得放电针处的流速接近零点，因此放电针处离子溅射低，保证放电针的使用寿命，同时基于流场的设计，放电针处的气体低流速可以保证放电不易熄灭，达到稳定的放电。
3、优选的单晶硅材料进一步提高了放电针的使用寿命。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1为本发明实施例1的放电装置的结构示意图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例：
图1示意性地给出了本发明实施例的应用在大气压下现场离子源中的放电装置的结构简图，如图1所示，所述放电装置包括：
中空容器11，呈圆筒形；该部件是本领域的现有技术，在此不再赘述；
放电针，所述放电针设置在所述容器11内，包括尖端部分21及后端部分22，尖端部分21为圆锥形；所述后端部分22的内部具有相互连通的轴向孔23及径向孔24，所述径向孔24均匀分布；所述放电针采用单晶硅材料；
放电腔31，所述放电腔31呈筒形，沿着尖端的指向，所述放电腔31内的中空部分逐渐收缩，设置在所述容器内的放电针的一侧，所述尖端部分深入到放电腔内；所述放电腔沿其轴向的截面为对称的两侧，所述截面的临着轴向的一侧32为曲线；所述放电腔接地，所述放电针和放电腔的轴线共线
电源，所述电源为放电针和放电腔之间引入高压，所述高压为直流高压或100kHz以下的交流高压。
本发明实施例的上述放电装置的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：
(A1)载气进入轴向孔内，如图1中箭头所示，之后从径向孔均匀流出；
(A2)载气沿着尖端部分的外缘向放电腔内流动，在尖端处流速接近于零；
(A3)在所述放电针的尖端处放电。
根据本发明实施例1达到的益处在于：放电针尖端部分的锥型设计，降低了放电电压；在后端部分的均匀开孔则保证气体的均匀进入，且放电腔的曲面式流场设计，使得放电针尖端处的流速接近零点，因此放电针处离子溅射低，保证放电针的使用寿命，同时基于流场的设计，放电针尖端处的气体的低流速流动保证放电不易熄灭，达到稳定的放电的。优选的单晶硅材料进一步提高了放电针的使用寿命。

Claims (8)

1.一种应用在离子源中的放电装置，所述放电装置包括中空容器；其特征在于：所述放电装置还包括：
放电针，所述放电针设置在所述容器内，包括尖端部分及后端部分；所述后端部分的内部具有相互连通的轴向孔及径向孔，所述径向孔均匀分布；
放电腔，所述放电腔呈筒形，设置在所述容器内的放电针的一侧，所述尖端部分深入到放电腔内；所述放电腔沿其轴向的截面为对称的两侧，所述截面的临着轴向的一侧为曲线；所述放电腔接地；
电源，所述电源为放电针和放电腔之间引入高压。
2.根据权利要求1所述的放电装置，其特征在于：所述高压为直流高压或100kHz以下的交流高压。
3.根据权利要求1所述的放电装置，其特征在于：所述放电针采用单晶硅。
4.根据权利要求2所述的放电装置，其特征在于：所述离子源为大气压下现场离子源。
5.根据权利要求1所述的放电装置，其特征在于：所述放电针和放电腔的轴线共线。
6.根据权利要求1所述的放电装置，其特征在于：沿着所述尖端的指向，所述放电腔内的中空部分逐渐收缩。
7.根据权利要求1所述的放电装置，其特征在于：所述尖端部分为锥形。
8.根据权利要求1所述的放电装置的工作方法，其特征在于：所述工作方法包括以下步骤：
(A1)载气进入轴向孔内，之后从径向孔均匀流出；
(A2)载气沿着尖端部分的外缘向放电腔内流动；
(A3)在所述放电针的尖端处放电。
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