CN110729170B - 一种离子源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种便携式质谱仪用离子源，所述离子源包括外部管(10)、内部管(11)、放电电极(12)和气体挡板(13)；其中，内部管(11)同心的放置在外部管(10)内，放电电极(12)固定在内部管(11)外壁，气体挡板(13)固定在外部管(10)的内壁，且紧贴在放电电极(12)上方。该离子源使得分析物离子在内部管(11)传输过程中的损失最小化。

Description

一种离子源
技术领域
本发明涉及便携式质谱仪技术领域，尤其涉及便携式质谱仪用离子源。
背景技术
如何让质谱仪便于携带，使其能够适于现场实时监测，是当今产业界和学术界比较关注的研究方向。在便携式质谱仪中，获得分析物离子的方式通常是，将离子源产生的离子靠近待分析物的表面，离子源产生的离子使得待分析物电离产生分析物离子，分析物离子在气流的作用下，沿着采样管从外界输送到质谱仪中。然而，分析物离子在沿着采样管传输的过程中，分析物离子和采样管内壁接触，由于中和效应，会使部分离子损失在采样管的内壁上。尤其是，当分析物离子通过采样管所需的时间远远大于分析物离子扩散或者迁移到采样管内壁的时间，离子的损失将更加严重。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种便携式质谱仪用新型离子源，该离子源使得分析物离子在采样管传输过程中的损失最小化。
本发明提供了一种离子源，该离子源包括外部管10、内部管11、放电电极12和气体挡板13。其中，内部管11同心的放置在外部管10内，放电电极12固定在内部管11外壁，气体挡板13固定在外部管10的内壁，且紧贴在放电电极12上方。
其中，外部管10为内壁至少部分覆盖导体部的电介质管。
其中，内部管11为导体管、或者外壁部分覆盖导体部的电介质管。
其中，气体挡板13包括第一片状圆环21和至少三个固定杆22，且在第一片状圆环21上同心的设置至少一圈圆孔；第一片状圆环21的内径大于内部管11的外径，且第一片状圆环21的外径小于外部管10的内径；每个固定杆22的一端固定在第一片状圆环21的外径处，另一端固定在外部管10的内壁上。
其中，放电电极12包括第二片状圆环31、沿着第二片状圆环31的半径向外延伸的放电尖端32以及在第二片状圆环31上同心设置的至少一圈圆孔；第二片状圆环31的外径和放电尖端32的长度之和小于外部管10的内径，第二片状圆环31的内径大于或等于内部管11的外径，且在第二片状圆环31的内径和内部管11的外壁之间无气体流过。
其中，气体挡板13的材质为绝缘介质，放电电极12的材质为导体。
其中，放电电极12的第二片状圆环31上的圆孔和气体挡板13的第一片状圆环21上的圆孔，随着外部管10的转动，会出现部分重叠、完全重叠以及完全不重叠。
附图说明
图1是本发明实施例的离子源的剖视图。
图2是本发明实施例的气体挡板的俯视图。
图3是本发明实施例的放电电极的俯视图。
图4是本发明实施例的气体挡板和放电电极位置示意图。
具体实施方式
以下将通过实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
图1本发明实施例的离子源的剖视图。该离子源包括外部管10、内部管11、放电电极12和气体挡板13。内部管11放置在外部管10内，放电电极12固定在内部管11外壁上，气体挡板13固定在外部管10的内壁上，且紧贴在放电电极12上方。其中，外部管10为内壁至少部分覆盖导体部的电介质管，内部管11为导体管、或者外壁部分覆盖导体部的电介质管。通过外部管10内壁的导体部、内部管11或者内部管11外壁的导体部，将未图示的电压源的电压加载于放电电极12上，从而使得通过外部管10和放电电极12之间的气体(例如空气)电离。
图2-3是本发明实施例的气体挡板13以及放电电极12的俯视图，图4是气体挡板13和放电电极12的位置关系示意图。在图4中，用虚线表示放电电极12，实线表示气体挡板13，气体挡板13紧贴放电电极13，设置在放电电极12上方。
气体挡板13包括第一片状圆环21和至少三个固定杆22，且在第一片状圆环21上同心的设置至少一圈圆孔；第一片状圆环21的内径大于等于内部管11的外径，且第一片状圆环21的外径小于外部管10的内径；每个固定杆22的一端固定在第一片状圆环21的外径处，另一端固定在外部管10的内壁上。放电电极12包括第二片状圆环31、沿着第二片状圆环31的半径向外延伸的放电尖端32以及在第二片状圆环31上同心设置的至少一圈圆孔；第二片状圆环31的外径与放电尖端32的长度之和小于外部管10的内径，第二片状圆环31的内径小于等于内部管11的外径，且在第二片状圆环31内径和内部管11的外壁之间无气体流过。放电尖端32的数量以及位置的选择，以通过放电电极12和外部管10之间的气体完全电离为标准，本实施例以五个放电尖端为例。此外，外部管10、第一片状圆环21、第二片状圆环31、内部管11同心放置。
假设第一片状圆环21具有N圈圆孔，每圈圆孔具有M个圆孔。则第二片状圆环31也具有第N圈圆孔，每圈也具有M个圆孔。第一片状圆环21第n圈圆孔的每个圆孔的中心到第一圆环21的圆心的距离相等，且等于第二片状圆环31的第n圈圆孔中的每个圆孔的中心到第二圆环31的圆心的距离。由于第一圆环21和第二圆环31同心放置，第二片状圆环31上的圆孔和第一片状圆环21上的圆孔，随着外部管10的转动，会出现至少部分重叠、以及完全不重叠，如图4所示。当第二片状圆环31上的圆孔和第一片状圆环21上的圆孔部分或者完全重叠时，经过外部管10和内部管11之间的气体(例如空气等)，一部分通过外部管10和放电电极12之间时，被放电尖端32电离，形成等离子体，该等离子体被气流输送到外部管10附近的分析物14处，与分析物14反应生成分析物离子，该分析物离子被气流输送到内部管11中；另一部分则通过第一片状圆环21上的圆孔和第二片状圆环31上的圆孔泄露，该泄露的气体被输送到内部管11的内壁，该内部管11内壁附近的泄露气体将会对内部管11中的分析物离子向内部管11的扩散运动产生阻碍作用，使得大部分分析物离子在扩散到内部管11的内壁之前到的内部管11的末端处，从而减少分析离子的损失。到达内部管11末端的分析物离子，通过接口15进入未图示的质谱仪。
如图4所示，通过旋转外部管10，改变第一片状圆环21上的圆孔和第二片状圆环31上的圆孔重叠量，实现泄露气体的量的调节，进而改变内部管11内壁处的泄露气体量，从而实现对分析物离子扩散运动阻碍作用的优化，最终实现分析物离子损失的最小化。
本申请还存在其它多种可实施的技术方案，在此不做一一列举，本申请权利要求中要求保护的技术方案都是可以实施的。
本申请说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (6)

1.一种离子源，其特征在于，所述离子源包括外部管(10)、内部管(11)、放电电极(12)和气体挡板(13)；其中，内部管(11)放置在外部管(10)内，放电电极(12)固定在内部管(11)外壁上，气体挡板(13)固定在外部管(10)的内壁上，且紧贴在放电电极(12)上方；气体挡板(13)包括第一片状圆环(21)，放电电极(12)包括第二片状圆环(31)，第一片状圆环(21)上的圆孔和第二片状圆环(31)上的圆孔，随着外部管(10)的转动，会出现部分重叠、完全重合以及完全不重叠。
2.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于，外部管(10)为内壁至少部分覆盖导体部的电介质管。
3.根据权利要求2所述的离子源，其特征在于，内部管(11)为导体管、或者外壁部分覆盖导体部的电介质管。
4.根据权利要求3所述的离子源，其特征在于，气体挡板(13)还包括至少三个固定杆(22)，且在第一片状圆环(21)上同心的设置至少一圈圆孔；第一片状圆环(21)的内半径大于等于内部管(11)的外径，且第一片状圆环(21)的外径小于外部管(10)的内径；每个固定杆(22)的一端固定在第一片状圆环(21)的外半处，另一端固定在外部管(10)的内壁上。
5.根据权利要求4所述的离子源，其特征在于，放电电极(12)还包括沿着第二片状圆环(31)的半径向外延伸的放电尖端(32)以及在第二片状圆环(31)上同心设置的至少一圈圆孔；第二片状圆环(31)的外径和放电尖端的长度之和小于外部管(10)的内径，第二片状圆环(31)的内径小于或等于内部管(11)的外径，且在第二片状圆环(31)内径和内部管(11)的外壁之间无气体流过。
6.根据权利要求5所述的离子源，其特征在于，气体挡板(13)的材质为绝缘介质，放电电极(12)的材料为导体。
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