CN109884157B - 一种新型正负离子快速切换的离子探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型正、负离子快速切换的离子探测器。它通过对称性结构设计，可以抵消电压快速变化产生的脉冲干扰信号对放大器的影响，在切换电压时放大器也可以正常工作。其优点在于：结构简单，功能可靠，可以有效避免电压变化对放大器的影响。

Description

一种新型正负离子快速切换的离子探测器

技术领域

本发明公开一种新型正、负离子快速切换的离子探测器。它通过对称性结构设计，可以抵消栅网电压快速变化产生的脉冲干扰信号对放大器的影响，在切换电压时放大器也可以正常工作。其优点在于：结构简单，功能可靠，可以有效避免栅网电压变化对放大器的影响。

背景技术

离子迁移谱技术是一种基于气相离子在电场中迁移速率的差异来进行物质分离检测的技术。根据检测对象的不同，形成的产物离子分为正离子、负离子两种。因此，对应的检测模式分为两类：正离子模式和负离子模式。传统的爆炸物一般采用负离子模式(新型过氧化物爆炸物采用正离子模式)；而正离子模式下检测对象为毒品、环境激素等。通常采用双管双模，即仪器配备两根迁移管，采用并行模式：一根在正离子模式下运行，一根在负离子模式下运行。然而，采用双管双模导致仪器体积、重量增加。为了克服此缺陷，开始采用单管双模模式。即单根迁移管通过电场切换实现对正负离子的同时检测。但是，目前的切换时间过长。一个重要原因是如果要达到快速切换需要克服切换过程中在放大器上产生的脉冲干扰。

因此，本发明提出一种新型正、负离子快速切换的离子探测器，利用反向电压切换抵消脉冲干扰，实现正负离子模式的快速切换，结构简单，操作方便，灵敏度高。

发明内容

本发明涉及分析仪器中新型正、负离子快速切换的离子探测器。它通过对称性结构设计，可以抵消栅网电压快速变化产生的脉冲干扰信号对放大器的影响，在切换电压时放大器也可以正常工作。其优点在于：结构简单，功能可靠，可以有效避免栅网电压变化对放大器的影响。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种正、负离子快速切换的离子探测器，包括第一、第二金属栅网和、第一、第二法拉底盘、金属地电极、金属屏蔽筒；

所述的金属屏蔽筒为左端开口的中空筒体，第一金属栅网、第一法拉底盘、金属地电极、第二法拉底盘、第二金属栅网依次顺序排列置于中空筒体，彼此之间绝缘；第一金属栅网和第二金属栅网分别经导线与直流电源相连；第一、第二法拉底盘和分别与差分放大器的主输入端和参考端相连；金属地电极、金属屏蔽筒均通过导线接地；

所述的金属栅网和金属栅网上施加同步变化的切换电压。

于第一法拉底盘金属地电极之间、于金属地电极与第二法拉底盘之间分别设有绝缘垫片；

于靠近第一金属栅网一侧的绝缘垫片表面设有绝缘环，第一法拉底盘置于绝缘环中部；

于靠近第二金属栅网一侧的绝缘垫片表面设有绝缘环，第二法拉底盘置于绝缘环中部。

所述的金属屏蔽筒为左端开口右端密闭的中空圆筒，于金属屏蔽筒内部设有与其内壁面贴接的绝缘筒，绝缘筒为左端开口右端密闭的中空圆筒，金属栅网、法拉底盘、金属地电极、绝缘环垫片匀置于绝缘筒内，金属屏蔽筒、圆形第一、第二金属栅网、圆形第一、第二法拉底盘、圆形金属地电极、圆形绝缘垫片、圆形绝缘环及绝缘筒为同轴设置。

所述的圆形第一、第二金属栅网直径、圆形绝缘环内径、圆形金属地电极直径不小于第一、第二法拉底盘直径。

所述的第一、第二金属栅网、绝缘环、金属地电极在轴线上的厚度在0.0001至10毫米。

所述的电压幅值在-200V至200V；切换时间在1ps至1分钟。

本发明的有益效果在于：将该检测器与离子迁移谱联用，可以实现很短时间内利用当个离子迁移管，实现对正负离子的快速检测，提高了检测范围、获得正负离子的信息，提高额识别准确性；同时有利于减小仪器的体积和重量，实现便携。

附图说明

图1.正、负离子快速切换的离子探测器的结构示意图。

其中，1.金属栅网1，2.法拉底盘，3.金属栅网，4.法拉底盘，5.绝缘环垫片，6.金属地电极，7.金属屏蔽筒，8.绝缘筒，9.绝缘环。

图2.正、负离子快速切换的离子探测器及其与离子迁移谱的联用装置示意,其中1.金属栅网1，2.法拉底盘，3.金属栅网，4.法拉底盘，5.绝缘环垫片，6.金属地电极，7.金属屏蔽筒，8.绝缘筒，9.绝缘环，10.样品入口，11.电离区，12.反应区，13.离子门，14.迁移区，15.电极环，16.尾气出口，17.漂气入口

具体实施方式：

正、负离子快速切换的离子探测器及其与离子迁移谱的联用装置示意图如图2所示。正离子检测时，迁移管上施加正电压，样品从样品入口10进入，在电离区11和反应区12电离生成正离子后，在电极环15形成的电场作用下，经过离子门11进入迁移区14，经栅网1后被法拉底盘2检测到；切换到负离子检测时，迁移管上施加负电压，样品从样品入口10进入，在电离区11和反应区12电离形成负离子后，在电极环15形成的电场作用下，经过离子门11进入迁移区14，经栅网1后被法拉底盘2检测到，切换过程中在法拉底盘2和法拉底盘4形成的脉冲干扰利用正、负离子快速切换的离子探测器和差分放大器做差消除，缩短由于放大器饱和导致的检测周期变长的缺陷，提高检测速度。

Claims (5)

1.一种正、负离子快速切换的离子探测器，其特征在于：包括第一金属栅网（1）、第二金属栅网（3）、第一法拉底盘（2）、第二法拉底盘（4）、金属地电极（6）、金属屏蔽筒（7）；

金属屏蔽筒（7）为左端开口的中空筒体，第一金属栅网（1）、第一法拉底盘（2）、金属地电极（6）、第二法拉底盘（4）、第二金属栅网（3）依次顺序排列置于中空筒体，彼此之间绝缘；第一金属栅网（1）和第二金属栅网（3）分别经导线与直流电源相连；第一法拉底盘（2）、第二法拉底盘（4）分别与差分放大器的主输入端和参考端相连；金属地电极（6）、金属屏蔽筒（7）均通过导线接地；

第一金属栅网（1）和第二金属栅网（3）上施加同步变化的快速切换电压；

于第一法拉底盘（2）与金属地电极（6）之间、于金属地电极（6）与第二法拉底盘（4）之间分别设有绝缘环垫片（5）；

于靠近第一金属栅网（1）一侧的绝缘环垫片（5）表面设有绝缘环（9），第一法拉底盘（2）置于绝缘环中部；

于靠近第二金属栅网（3）一侧的绝缘环垫片（5）表面设有绝缘环（9），第二法拉底盘（4）置于绝缘环中部；

通过对称性结构设计，抵消栅网电压快速变化产生的脉冲干扰信号对放大器的影响。

2.根据权利要求1所述的离子探测器，其特征在于：

金属屏蔽筒（7）为左端开口右端密闭的中空圆筒，于金属屏蔽筒（7）内部设有与其内壁面贴接的绝缘筒（8），绝缘筒（8）为左端开口右端密闭的中空圆筒，圆形的第一金属栅网（1）和圆形的第二金属栅网（3）、圆形的第一法拉底盘（2）和圆形的第二法拉底盘（4）、圆形的金属地电极（6）、圆形的绝缘环垫片（5）和圆形的绝缘环（9）匀置于绝缘筒（8）内，金属屏蔽筒（7）、圆形的第一金属栅网（1）、圆形的第二金属栅网（3）、圆形的第一法拉底盘（2）、圆形的第二法拉底盘（4）、圆形的金属地电极（6）、圆形的绝缘环垫片（5）、圆形的绝缘环（9）及绝缘筒（8）为同轴设置。

3.根据权利要求2所述的离子探测器，其特征在于：圆形的第一金属栅网（1）、圆形的第二金属栅网（3）直径、圆形的绝缘环（9）内径、圆形的金属地电极（6）直径不小于圆形的第一法拉底盘（2）和圆形的第二法拉底盘（4）的直径。

4.根据权利要求3所述的离子探测器，其特征在于：圆形的第一金属栅网（1）和圆形的第二金属栅网（3）、圆形的绝缘环（9）、圆形的金属地电极（6）在轴线上的厚度在0.0001至10毫米。

5.根据权利要求1所述的离子探测器，其特征在于：切换电压幅值在-200V至200V；切换时间在1ps至1分钟。

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