CN108630516A - 质谱仪器检测器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种质谱仪器检测器。该质谱仪器检测器包括绝缘紧固件、栅网层、第一电极板、第二电极板、第一微通道板、第二微通道板、PCB板以及阳极板；栅网层的另一表面依次层叠有第一微通道板、第一电极板、第二微通道板、第二电极板、阳极板以及PCB板；阳极板与PCB板连接，PCB板与阳极板接触处具有铜镀金层，PCB板的边缘以及第二电极板的边缘较阳极板突出；绝缘紧固件的数量为多个，多个绝缘紧固件均贯穿PCB板、第二电极板、第一电极板以及栅网层后用于连接在质谱仪的质量分析器上。该质谱仪器检测器能够实现双极性检测且无回铃振荡。
Description
技术领域
本发明涉及质谱检测领域，特别是涉及一种质谱仪器检测器。
背景技术
现有双极性的质谱仪器可检测正负离子，对双极性仪器的现有检测器结构而言，假如一种离子模式能正常检测，当切换到另一种离子模式时，检测器结构的微通道板上触发的二次电子将背离阳极板运动，会造成信号小且出现鬼峰的情况，甚至会有回铃振荡的现象，影响仪器的正常使用。通常解决的方案是在阳极上加载一个高于电极板的电势来保证二次电子被阳极吸收，但同时引入隔断高压的陶瓷电容会引起检测器信号线与后端电路阻抗不匹配，也会产生回铃振荡现象。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够实现双极性检测且无回铃振荡的质谱仪器检测器。
一种质谱仪器检测器，包括绝缘紧固件、栅网层、第一电极板、第二电极板、第一微通道板、第二微通道板、PCB板以及阳极板；所述栅网层的另一表面依次层叠有所述第一微通道板、所述第一电极板、所述第二微通道板、所述第二电极板、所述阳极板以及所述PCB板；所述阳极板与所述PCB板连接，所述PCB板与所述阳极板接触处具有铜镀金层，所述PCB板的边缘以及所述第二电极板的边缘均较所述阳极板突出；所述绝缘紧固件的数量为多个，多个所述绝缘紧固件均贯穿所述PCB板、所述第二电极板、所述第一电极板以及所述栅网层后用于连接在质谱仪的质量分析器上；
所述PCB板与所述栅网层上分别设有用于连接高压的MCP连接端和ACCE连接端，在MCP连接端以及ACCE连接端之间串联有第二电阻、第三电阻、第一分压电阻、第二分压电阻以及第三分压电阻；所述第一微通道板与所述第二微通道板分别与所述第三分压电阻以及所述第二分压电阻并联；所述阳极板的一端连接在所述第三电阻与所述第一分压电阻之间；另一端串联有第一陶瓷电容以及第一电阻，所述第一电阻的另一端用于连接示波器或采集卡；所述第二电阻与所述第三电阻之间连接有第二陶瓷电容，第二陶瓷电容的另一端接地；第二电极板连接有第三陶瓷电容以用于接地。
在其中一个实施例中，还包括第一聚四氟乙烯垫，所述第一聚四氟乙烯垫连接在所述栅网层与所述第一电极板之间，所述第一聚四氟乙烯垫分布在所述第一微通道板的周边以用于对所述第一微通道板进行定位。
在其中一个实施例中，还包括第二聚四氟乙烯垫，所述第二聚四氟乙烯垫连接在所述第一电极板与所述第二电极板之间，所述第二聚四氟乙烯垫分布在所述第二微通道板的周边以用于对所述第二微通道板进行定位。
在其中一个实施例中，所述阳极板通过多个金属螺钉与所述PCB板连接。
在其中一个实施例中，所述绝缘紧固件包括绝缘支杆、第一绝缘柱垫、第二绝缘柱垫以及紧固螺母；所述第一绝缘柱垫设在所述PCB板以及所述第二电极板之间，所述绝缘支杆贯穿所述PCB板、所述第一绝缘柱垫、所述第二电极板、所述第一电极板以及所述栅网层后用于连接在所述质量分析器上，所述绝缘支杆朝外的一端套设有所述第二绝缘柱垫且该端部螺纹连接有所述紧固螺母。
在其中一个实施例中，所述第一电阻范围在40Ω～60Ω，所述第一陶瓷电容范围在50pF～500pF,所述第三电阻范围在47Ω～10kΩ，所述第二陶瓷电容2.5nF～10nF。
在其中一个实施例中，还包括放大器，所述放大器设在所述第一电阻与示波器或采集卡之间。
上述的质谱仪器检测器，其上布置着分压电路及信号电路，分压电路由第二电阻、第三电阻、第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻构成,第三分压电阻、第二分压电阻构成分别与第一微通道板、第二微通道板并联，ACCE和MCP两端压差在第三分压电阻、第二分压电阻上的分压分别加载第一微通道板、第二微通道板上，第一分压电阻的分压使第二电极和阳极板之间有一定的负压差，信号电路由第一电阻、第一陶瓷电容、第三电阻、第二陶瓷电容构成，调制信号电路，即改变第一电阻、第一陶瓷电容、第三电阻、第二陶瓷电容的值可使信号线路与后端放大器与采集卡阻抗匹配，消除信号的回铃振荡，同时第二电阻与第二陶瓷电容组成RC滤波电路，能滤出MCP高压的一些低频噪音，第一陶瓷电容能起到隔断MCP高压的作用。微通道板中分布着的许多倾斜的微小通道，质谱仪器离子源产生的离子走过一定的轨迹后打在微通道板微小通道的内壁产生大量的二次电子，这些电子在微通道板间电场作用下继续向前与微小通道的内壁碰撞产生更多的二次电子，这些二次电子第二电极和阳极板之间的电场作用下被阳极吸收，产生瞬间电子流在信号线路上被导走形成负脉冲信号。
分压电路一方面使第一微通道板、第一微通道板均处在工作电压下，另一方面使第二微通道板和阳极板之间有一定的负压差，PCB板上的信号电路上增加了一些电容、电阻使阻抗匹配。质谱仪的离子源产生的离子运行过一定的轨迹后打在第一微通道板、第一微通道板上后产生大量的二次电子，二次电子在电场作用下被阳极板吸收后产生瞬间电子流在信号线路上被导走形成负脉冲信号。该质谱仪器检测器在加速区和阳极板处同时施加高压，可实现双极性检测，并用高压陶瓷电容隔断高压，信号线上增加第一电阻、第三电阻、第二陶瓷电容，可调制使其与后端电路阻抗匹配。采用PCB板布置电路，减少了机加件及机加难度，元器件选用陶瓷电容、插件电阻，贴片电阻，结构简单，易于拆装，PCB上电路可按要求进一步扩展，制作前置放大电路等可直接布置在信号源端减少因信号线太长造成的信号衰减。
附图说明
图1为一实施例质谱仪器检测器示意图；
图2为图1所示质谱仪器检测器的PCB板上的电路图；
图3为图1所示质谱仪器检测器的示例信号图；
图4为质谱仪器检测器阻抗不匹配条件下的示例信号图。
附图标记说明
10、质谱仪器检测器；100、绝缘紧固件；110、绝缘支杆；120、第一绝缘柱垫；130、第二绝缘柱垫；140、紧固螺母；200、栅网层；300、第一电极板；400、第二电极板；500、第一微通道板；600、第二微通道板；700、PCB板；710、第一电阻；720、第二电阻；730、第三电阻；740、第一分压电阻；750、第二分压电阻；760、第三分压电阻；790、第一陶瓷电容；7100、第二陶瓷电容；7110、第三陶瓷电容；800、阳极板；900、第一聚四氟乙烯垫；1000、第二聚四氟乙烯垫。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本实施例涉及了一种质谱仪器检测器10。该质谱仪器检测器10包括绝缘紧固件100、栅网层200、第一电极板300、第二电极板400、第一微通道板500、第二微通道板600、PCB板700、阳极板800、第一聚四氟乙烯垫900、第二聚四氟乙烯垫1000。所述第一电阻范围在40Ω～60Ω，所述第一陶瓷电容范围在50pF～500pF,所述第三电阻范围在47Ω～10kΩ，所述第二陶瓷电容2.5nF～10nF
所述栅网层200的另一表面依次层叠有所述第一微通道板500、所述第一电极板300、所述第二微通道板600、所述第二电极板400、所述阳极板800以及所述PCB板700。
所述阳极板800以及所述PCB板700连接，所述阳极板800通过多个金属螺钉与所述PCB板700连接。所述PCB板700与所述阳极板800接触处具有铜镀金层，所述PCB板700的边缘以及所述第二电极板400的边缘较所述阳极板800突出。
所述绝缘紧固件100的数量为多个，多个所述绝缘紧固件100均贯穿所述PCB板700、所述第二电极板400、所述第一电极板300以及所述栅网层200后用于连接在质谱仪的质量分析器上。
所述PCB板700上设有用于连接500V-7000V高压的MCP连接端，所述栅网层200上设有用于连接2000V-6000V高压的ACCE连接端。另外，MCP连接端以及ACCE连接端的电压可以根据实际需要设置，不限制于上述的范围值。在MCP连接端以及ACCE连接端之间串联有第二电阻720、第三电阻730、第一分压电阻740、第二分压电阻750以及第三分压电阻760；所述第二陶瓷电容7100的一端连接在所述第二电阻720与所述第三电阻730之间，另一端接地。
所述第一微通道板500与所述第二微通道板600分别与所述第三分压电阻760以及所述第二分压电阻750并联；所述阳极板800的一端连接在所述第三电阻730与所述第一分压电阻740之间；另一端串联有第一陶瓷电容790以及第一电阻710，所述第一电阻710的另一端用于连接示波器或者采集卡；第二电极板400连接有第三陶瓷电容7110，第三陶瓷电容7110的另一端接地。
优选地，还包括放大器，所述放大器设在所述第一电阻710与示波器或采集卡之间。
所述第一聚四氟乙烯垫900连接在所述栅网层200与所述第一电极板300之间，所述第一聚四氟乙烯垫900分布在所述第一微通道板500的周边以用于对所述第一微通道板500进行定位。
所述第二聚四氟乙烯垫1000连接在所述第一电极板300与所述第二电极板400之间，所述第二聚四氟乙烯垫1000分布在所述第二微通道板600的周边以用于对所述第二微通道板600进行定位。
在一实施例中，所述绝缘紧固件100包括绝缘支杆110、第一绝缘柱垫120、第二绝缘柱垫130以及紧固螺母140，所述第一绝缘柱垫120设在所述PCB板700以及所述第二电极板400之间，所述绝缘支杆110贯穿所述PCB板700、所述第一绝缘柱垫120、所述第二电极板400、所述第一电极板300以及所述栅网层200后用于连接在所述质量分析器上，所述绝缘支杆110朝外的一端套设有所述第二绝缘柱垫130且该端部螺纹连接有所述紧固螺母140。
上述的质谱仪器检测器10，其上布置着分压电路及信号电路，分压电路由第二电阻720、第三电阻730、第一分压电阻740、第二分压电阻750、第三分压电阻760构成,第三分压电阻760、第二分压电阻750构成分别与第一微通道板500、第二微通道板600并联，ACCE和MCP两端压差在第三分压电阻760、第二分压电阻750上的分压分别加载第一微通道板500、第二微通道板600上，第一分压电阻740的分压使第二电极和阳极板800之间有一定的负压差，信号电路由第一电阻710、第一陶瓷电容790、第三电阻730、第二陶瓷电容7100构成，调制信号电路，即改变第一电阻710、第一陶瓷电容790、第三电阻730、第二陶瓷电容7100的值可使信号线路与后端放大器与采集卡阻抗匹配，消除信号的回铃振荡，同时第二电阻720与第二陶瓷电容7100组成RC滤波电路，能滤出MCP高压的一些低频噪音，第一陶瓷电容能起到隔断MCP高压的作用。微通道板中分布着的许多倾斜的微小通道，质谱仪器离子源产生的离子走过一定的轨迹后打在微通道板微小通道的内壁产生大量的二次电子，这些电子在微通道板间电场作用下继续向前与微小通道的内壁碰撞产生更多的二次电子，这些二次电子第二电极和阳极板800之间的电场作用下被阳极吸收，产生瞬间电子流在信号线路上被导走形成负脉冲信号。
例如，在信号电路上，当第一电阻710为47Ω，第一陶瓷电容790为220pF,第三电阻730为200Ω，第二陶瓷电容7100为2.5nF时信号电路与后端放大器及采集卡阻抗匹配，能消除单独引入第一电阻710后产生的振铃现象，同时，第二电阻720与第二陶瓷电容7100组成RC滤波电路，能滤出阳极板800上高压的一些低频噪音，进样标样，得到如图3的信号图。而去掉第一电阻710、第二电阻720、第二陶瓷电容7100、第三电阻730时不影响分压电路，但信号电路与后端放大器及采集卡阻抗不匹配，进样标样，得到如图4的信号图。此外，由于是在ACCE与MCP两个插孔加高压，能实现双极性检测。
分压电路一方面使第一微通道板500、第一微通道板500均处在工作电压下，另一方面使第二微通道板600和阳极板800之间有一定的负压差，PCB板700上的信号电路上增加了一些电容、电阻使阻抗匹配。质谱仪的离子源产生的离子运行过一定的轨迹后打在第一微通道板500、第一微通道板500上后产生大量的二次电子，二次电子在电场作用下被阳极板800吸收后产生瞬间电子流在信号线路上被导走形成负脉冲信号。该质谱仪器检测器10在加速区和阳极板800处同时施加高压，可实现双极性检测，并用高压陶瓷电容隔断高压，信号线上增加第一电阻710、第三电阻730、第二陶瓷电容7100，可调制使其与后端电路阻抗匹配。采用PCB板700布置电路，减少了机加件及机加难度，元器件选用陶瓷电容、插件电阻，贴片电阻，结构简单，易于拆装，PCB上电路可按要求进一步扩展，制作前置放大电路等可直接布置在信号源端减少因信号线太长造成的信号衰减。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种质谱仪器检测器，其特征在于，包括绝缘紧固件、栅网层、第一电极板、第二电极板、第一微通道板、第二微通道板、PCB板以及阳极板；所述栅网层的另一表面依次层叠有所述第一微通道板、所述第一电极板、所述第二微通道板、所述第二电极板、所述阳极板以及所述PCB板；所述阳极板与所述PCB板连接，所述PCB板与所述阳极板接触处具有铜镀金层，所述PCB板的边缘以及所述第二电极板的边缘均较所述阳极板突出；所述绝缘紧固件的数量为多个，多个所述绝缘紧固件均贯穿所述PCB板、所述第二电极板、所述第一电极板以及所述栅网层后用于连接在质谱仪的质量分析器上；
所述PCB板与所述栅网层上分别设有用于连接高压的MCP连接端和ACCE连接端，在MCP连接端以及ACCE连接端之间串联有第二电阻、第三电阻、第一分压电阻、第二分压电阻以及第三分压电阻；所述第一微通道板与所述第二微通道板分别与所述第三分压电阻以及所述第二分压电阻并联；所述阳极板的一端连接在所述第三电阻与所述第一分压电阻之间；另一端串联有第一陶瓷电容以及第一电阻，所述第一电阻的另一端用于连接示波器或采集卡；所述第二电阻与所述第三电阻之间连接有第二陶瓷电容，第二陶瓷电容的另一端接地；第二电极板连接有第三陶瓷电容以用于接地。
2.根据权利要求1所述的质谱仪器检测器，其特征在于，还包括第一聚四氟乙烯垫，所述第一聚四氟乙烯垫连接在所述栅网层与所述第一电极板之间，所述第一聚四氟乙烯垫分布在所述第一微通道板的周边以用于对所述第一微通道板进行定位。
3.根据权利要求2所述的质谱仪器检测器，其特征在于，还包括第二聚四氟乙烯垫，所述第二聚四氟乙烯垫连接在所述第一电极板与所述第二电极板之间，所述第二聚四氟乙烯垫分布在所述第二微通道板的周边以用于对所述第二微通道板进行定位。
4.根据权利要求2所述的质谱仪器检测器，其特征在于，所述阳极板通过多个金属螺钉与所述PCB板连接。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的质谱仪器检测器，其特征在于，所述绝缘紧固件包括绝缘支杆、第一绝缘柱垫、第二绝缘柱垫以及紧固螺母；所述第一绝缘柱垫设在所述PCB板以及所述第二电极板之间，所述绝缘支杆贯穿所述PCB板、所述第一绝缘柱垫、所述第二电极板、所述第一电极板以及所述栅网层后用于连接在所述质量分析器上，所述绝缘支杆朝外的一端套设有所述第二绝缘柱垫且该端部螺纹连接有所述紧固螺母。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的质谱仪器检测器，其特征在于，所述第一电阻范围在40Ω～60Ω，所述第一陶瓷电容范围在50pF～500pF,所述第三电阻范围在47Ω～10kΩ，所述第二陶瓷电容2.5nF～10nF。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的质谱仪器检测器，其特征在于，还包括放大器，所述放大器设在所述第一电阻与示波器或采集卡之间。
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2017
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