CN104917397A - 一种用于质谱仪的高压射频电源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于质谱仪的高压射频电源，包括射频信号源，所述射频信号源的输出端连接有驱动电路，所述驱动电路的输出端与环绕在骨架上的初级线圈连接，所述骨架上还环绕有次级线圈，所述次级线圈的输出端作为电源的输出端连接到负载，包括至少两个所述骨架，所述初级线圈与所述次级线圈分别串联在所述骨架上。本发明提供的用于质谱仪的高压射频电源中的骨架包括至少两个骨架单元，初级线圈与次级线圈分别串联在骨架单元上，可以在获得高电压幅值的同时有效地获得更宽的带宽；并且将次级线圈的输出端连接到负载的同时还连接到高压采集电路，可以直观高压射频电源的电压幅值，有助于提高高压射频电源的精度。

Description

一种用于质谱仪的高压射频电源

技术领域

本发明涉及一种电源，尤其涉及一种用于质谱仪的高压射频电源。

背景技术

电动离子漏斗可以在较高的气压下通过碰撞聚焦较好地控制离子的运动轨迹，从而有效地提高质谱仪器灵敏度、分辨率等，因此它常常被人们用于质谱仪中作为离子的传输部件。离子漏斗具有结构简单、体积小、真空度要求不高等特点，是质谱仪器中进行离子传输的最优选择。据有关资料介绍，离子漏斗根据其设计参数要求，可以做到2000到5000宽质荷比的范围，灵敏度能提高1到2个数量级。

但是随着离子漏斗应用要求的提高，其设计参数也不断提升。根据离子漏斗在质谱仪器中的作用和特点，驱动离子漏斗的高压射频电源是整个系统中的关键技术。对于不同的压强，不同质荷比的离子，其电气参数也各不相同。目前，高压射频电源通常由射频信号源经过电感电容振荡电路产生的，振荡电路由功率放大器驱动，根据调整初副级线圈匝数以配合负载振荡升压，达到离子漏斗电气参数需求。其中，带宽是影响精度的重要因素。

因此亟需发明一种带宽更宽且可靠、稳定且操作简单的高压射频电源。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种具有更宽带宽且可靠稳定、操作简单的高压射频电源；

本发明的一个目的在于提出一种可以监测电压幅值的高压射频电源。

一种用于质谱仪的高压射频电源，包括射频信号源，所述射频信号源的输出端连接有驱动电路，所述驱动电路的输出端与环绕在骨架上的初级线圈连接，所述骨架上还环绕有次级线圈，所述次级线圈的输出端作为电源的输出端连接到负载，包括至少两个骨架，所述初级线圈与所述次级线圈分别串联在所述骨架上。

优选地，所述射频信号源为基于FPGA的DDS技术的信号源。

优选地，所述次级线圈的输出端还连接到高压采集电路，所述高压采集电路用于检测所述高压射频电源的输出电压的幅值。

优选地，所述驱动电路的功率放大器由运算放大器和三极管采用并联方式搭建而成。

优选地，所述次级线圈的输出端与检波负反馈电路连接后再连接到负载。

优选地，所述骨架由铁粉磁芯材料制成。

优选地，所述初级线圈和所述次级线圈为环绕在所述骨架上的漆包线。

本发明的有益效果为：

本发明提供的用于质谱仪的高压射频电源中的骨架包括至少两个骨架单元，初级线圈与次级线圈分别串联在骨架单元上，可以在获得高电压幅值的同时有效地获得更宽的带宽；并且将次级线圈的输出端连接到负载的同时还连接到高压采集电路，可以直观高压射频电源的电压幅值，有助于提高高压射频电源的精度。

附图说明

图1是本发明的实施例提供的高压射频电源的结构示意图。

图中，1、射频信号源；2、驱动电路；3、骨架；4、初级线圈；5、次级线圈；6、高压采集电路；7、检波负反馈电路；8、PC机。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，是本发明提供的一种用于质谱仪的高压射频电源，包括射频信号源1，射频信号源1的输出端连接有驱动电路2，驱动电路2的输出端与环绕在骨架3上的初级线圈4连接，骨架3上还环绕有次级线圈5，次级线圈5的输出端作为电源的输出端连接到负载，包括至少两个骨架3，具体地，本实施例中包括3个骨架，初级线圈4与次级线圈5分别串联在骨架3上。

上述实施例中，也可以根据具体需要设置其它数量的骨架3，例如2个、4个。本实施例中，设置至少两个骨架3，可以在获得高电压幅值的同时有效地获得更宽的带宽。

进一步优选地，上述实施例中，射频信号源1为一种基于基于现场可编程门阵列(FPGA)11的直接数字频率合成(DDS)技术的信号源。作为更具体地实施方式，PC机7向射频信号源1发出控制信号，经过信号源1中的相位累加器、相位查询表、数模转换器和低通滤波器处理后产生相应的射频信号，射频信号的精度由上述相位累加器的位数决定，其精度为1/2ⁿ(n>>10)，其中n为相位累加器的位数。另外，也可以通过触摸屏设置射频信号源1的输出频值。

射频信号源1采用基于FPGA11的DDS技术的信号源，步进值为1Hz,连续可调，信号精度高,输出稳定。

进一步优选地，上述实施例中，次级线圈5的输出端还连接到高压采集电路6，用于检测高压射频电源的输出电压的幅值。

具体地，射频电源的交流信号通过高压采集电路的衰减电路、整形电路转换成5V以内的直流电压信号，直流电压信号再经过模数转换器(ADC)进行模数转换，再传递给与高压信号采集电路连接的微处理器，这里可以令射频信号源的FPGA为微处器理，然后通过液晶或通过上传到控制射频信号源1的PC机显示高压射频电源的电压幅值。

将次级线圈5的输出端连接到负载的同时还连接到高压采集电路6，可以直观高压射频电源的电压幅值，有助于提高高压射频电源的精度。

进一步优选地，上述实施例中，驱动电路2的功率放大器由高输出能力的运算放大器和高功率三极管采用并联方式搭建而成，增大输出电流。具体地，运算放大器与两个三极管的基极分别与射频信号源1的输出端连接，运算放大器的输出端与两个三极管的集电极连接在一起，之后连接到初级线圈的输入端。

基于FPGA11的DDS12技术产生的射频信号，虽然经过数模转换器和滤波器，但是幅值还是很小，而采用由高输出能力的运算放大器和高功率三极管采用并联方式搭建而成的功率放大器结构简单，驱动能力强，其极限输出电流可达到3.3A。

上述实施例中，为了进一步促进输出电压的稳定性，次级线圈5的输出端与检波负反馈电路6连接后再连接到负载。

进一步地，上述实施例中，骨架3优选为由铁粉磁芯材料制成，铁粉磁芯的相对磁导率为10μo，磁导率低，比其它没有附加空隙损耗的材料更能降低操作时的AC通量密度，稳定性非常高，并且在高频与较大电流下有较好的耐温升和较低的损耗。

初级线圈4和所述次级线圈5优选为环绕在所述骨架3上的漆包线，漆包线耐高温高压，不会因高压射频电源运行时间久而发烫，进而提升高压射频电源的工作稳定性。

上述实施例中，每个骨架3上的初级线圈与次级线圈的匝数及匝数比可以根据具体需要来设定。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于质谱仪的高压射频电源，包括射频信号源(1)，所述射频信号源(1)的输出端连接有驱动电路(2)，所述驱动电路(2)的输出端与环绕在骨架(3)上的初级线圈(4)连接，所述骨架(3)上还环绕有次级线圈(5)，所述次级线圈(5)的输出端作为电源的输出端连接到负载，其特征在于：包括至少两个骨架(3)，所述初级线圈(4)与所述次级线圈(5)分别串联在所述骨架上。

2.如权利要求1所述的一种用于质谱仪的高压射频电源，其特征在于：所述射频信号源(1)为基于FPGA的DDS技术的信号源。

3.如权利要求1所述的一种用于质谱仪的高压射频电源，其特征在于：所述次级线圈(5)的输出端还连接到高压采集电路(6)，所述高压采集电路(6)用于检测所述高压射频电源的输出电压的幅值。

4.如权利要求1至3中任一项所述的一种用于质谱仪的高压射频电源，其特征在于：所述驱动电路(2)的功率放大器由运算放大器和三极管采用并联方式搭建而成。

5.如权利要求1至3中任一项所述的一种用于质谱仪的高压射频电源，其特征在于：所述次级线圈(5)的输出端与检波负反馈电路(7)连接后再连接到负载。

6.如权利要求1至3中任一项所述的一种用于质谱仪的高压射频电源，其特征在于：所述骨架(3)由铁粉磁芯材料制成。

7.如权利要求1至3中任一项所述的一种用于质谱仪的高压射频电源，其特征在于：所述初级线圈(4)和所述次级线圈(5)为环绕在所述骨架(3)上的漆包线。