CN110875169B - 一种板载微型离子迁移管 - Google Patents
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Abstract
用直角U型电极和离子门直接焊接在板载电路板上形成离子迁移管的反应区、离子门和迁移区，分别将通用的电离源和信号接收法拉第盘安装到板反应区前和迁移区后形成个板载微型离子迁移管，实现了离子迁移管的一体化，微型化。此离子迁移管有利于芯片化、器件化、工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及离子迁移技术领域，具体涉及一种离子迁移管，提出一种适合板载的集成微型离子迁移管。
背景技术
离子迁移谱中离子迁移管往往开发成独立的模块，但是离子迁移管模块相对独立，或者说，离子迁移管模块与其他模块之间的集成度联系不紧密，为了使仪器成为一个有机的整体，期望有简单，易于制作的离子迁移管模块。假设能与其他部件一起集成或板载，将有利于离子迁移管模块成为一个真正器件，工程化或批量化生产。本发明设计一种板载的微型离子迁移管模块，为实现手持离子迁移谱打下基础。
离子迁移管作为离子迁移谱的分离和检测器，其性能影响关系仪器性能。本发明的板载微型离子迁移管与传统的离子迁移管一样，同样分为电离源、反应区、离子门、迁移区、栅网和法拉第盘。电离源与法拉第盘采用传统离子迁移管通用设计，反应区，离子门和迁移区整合成一个有机的板载迁移管体，该离子迁移管可以做到很小巧，可以板载，将离子迁移管模块与其他电子线路集成在一起，该设计体积小、结构简单、密封性好、一致性好，维修简单。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以板载的微型离子迁移管，它的电离源与法拉第盘采用离子迁移管的通用设计，重点解决了反应区，离子门和迁移区集成化，微型化和板载等技术问题。
本发明采用下面技术方案:
板载微型离子迁移管，包括板载电路板、直角U型电极、带有两组电极引出端的矩形离子门、迁移管绝缘体、电离源和信号接收法拉第盘；
于板载电路板上从左至右设有平行对称的二列电极过孔，每列电极过孔数至少5个；于板载电路板的一侧表面，矩形离子门通过其引出端焊接于板载电路板中部的一对对称的电极过孔中，4个以上的直角U型电极通过其二个端部端头焊接于板载电路板的其余每一对对称的电极过孔中；
迁移管绝缘体为长条状槽体，其垂直长度方向截面为直角U型；板载电路板置于长条状槽体上开口端、并与开口端密闭连接，直角U型电极和矩形离子门处于长条状槽体中；
由板载电路板、直角U型电极、矩形离子门、迁移管绝缘体组成板载迁移管体，矩形离子门左侧为反应区、矩形离子门右侧为迁移区；于反应区左侧设有电离源，于迁移区右侧设有信号接收法拉第盘，沿离子迁移管方向依次为：电离源、板载迁移管体和信号接收法拉第盘；
于板载电路板的一侧表面，直角U型电极的二个端部端头通过导线连接，反应区的直角U型电极个数为1个或2个以上，反应区的最左侧的直角U型电极通过分压电阻与电离源电连接，反应区的最右侧的直角U型电极通过分压电阻与矩形离子门的一个引出端电连接；当反应区的直角U型电极个数为2个以上时，从左至右依次通过分压电阻串联；
迁移区的直角U型电极个数为3个或4个以上，迁移区的最右侧的直角U型电极通过分压电阻与信号接收法拉第盘电连接，迁移区的最左侧的直角U型电极通过分压电阻与矩形离子门的另一个引出端电连接；迁移区的直角U型电极从左至右依次通过分压电阻串联。
将一组直角U型电极焊接于板载电路板的反应区电极过孔上，另一组直角U型电极焊接于板载电路板的迁移区电极过孔上，离子门组件焊接在板载电路板的离子门过孔上；它们相互平行，几何中以处于同一直线上，且所围绕成的矩形形状和尺寸相同；迁移管绝缘体贴在板载电路板有电极的一侧，罩住直角U型电极和离子门组件形成离子迁移管腔体。
板载电路板为一平面电路板，沿某一方向分两组排列等间隔的金属导线条，第一组为反应区导线条，第二组为迁移区导线条，在金属导线条的两端各有一个电极过孔，金属导线条一般与电极过孔孔径等宽，用于焊接直角U型电极。在两组导线条中间有两个离子门过孔，用于焊接了离子门。金属导线条可以在平面电路板一面或双面。板载电路板可以为印制电路板(PCB板)、印制陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯、聚酰亚胺薄膜等基材电路板。平面电路板可有焊接分压电阻的焊盘。板载电路板大小根据需要而定，在其他区域可以有其他电路模块。
直角U型电极为一的金属导电电极，电极的两端可以插入板载电路板的电极过孔。直角U型是指左右二个平行条状边与底部条状边的二端垂直固接。直角U型电极也可不是U型而是其他的形状，但必须方便焊接到板载电路板上。
离子门两组电极分别单独引出，能焊接到板载电路板的离子门过孔上，可以是BN门，也可以是TP门。
迁移管绝缘体是一个中空的矩形槽绝缘体，一面可固定在平面电路板有电路的一侧；它罩住U型电极和离子门，用于形成迁移管空腔。
分压电阻或直接焊接在平面电路板的金属导线条上，或置于平面电路板外。
电离源可以采用VUV灯、镍源、电晕放电、电喷雾或激光等电离方式。
本发明利用直角U型电极和离子门直接焊接在板载电路板上形成离子迁移管的反应区、离子门和迁移区，分别将通用的电离源和信号接收法拉第盘安装到板反应区前和迁移区后形成个板载微型离子迁移管，实现了离子迁移管的一体化，微型化。同时板载电路板上的其他区域可以有其他电路模块，实现离子迁移管模块与其他模块的集成化。
此离子迁移管与其它常规的金属环套叠的离子迁移管相比有下面的优点:1.一体化、微型化和器件化非常有利于与其它系统集成设计；2.整体性好、密封性好；3.有利于离子迁移谱做成微型传感器，进行工业化生产，推动离子迁移谱的产业化发展。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：
图1本发明板载微型离子迁移管整体结构示意图。
图2本发明以BN离子门为例的板载微型离子迁移管整体结构剖面图。
图3本发明以BN离子门为例板载迁移管体电极结构示意图。
图4本发明以平面电极板结构示意图。
图5本发明BN离子门结构示意图。
图6本发明U型电极结构示意图。
具体实施方式
根据整体结构示意图图1所示，板载微型离子迁移管包括电离源1、板载电路板2、直角U型电极3、离子门4、迁移管绝缘体7和信号接收法拉第盘8。其中电离源1和信号接收法拉第盘8为通用的离子迁移谱器件。电离源1可以采用VUV灯、镍源、电晕放电、电喷雾、激光等电离方式。信号接收法拉第盘8一般为盘式信号接收装置，其前安装着用于消除干扰的栅网，它们都是离子迁移管的通用器件。板载电路板2、直角U型电极3、离子门4和迁移管绝缘体7构成板载迁移管体，它是离子反应和分离的核心部件。从图2的剖面图中可以看出板载迁移管体与电离源1和信号接收法拉第盘8的位置结构关系。
板载电路板2是一个平面电路板，见图4所示，以离子门过孔9为界前后分为两个部分，前面的金属导线条10是反应区的导线条，后面的是迁移区的导线条，它们分别有数量不等的很多条。在金属导线条10的两端都有一个电极过孔11，这些过孔用于焊接直角U型电极3，并与直角U型电极3一起形成矩形电极环，它们形成的电极结构见图3所示。离子门4组件焊接在离子门过孔9，形成离子门。迁移管绝缘体7也为一U型中空的绝缘槽，能直角U型电极3和离子门4罩住，形成一个中空的、密封的腔体，此腔体的离子门4前就是板载迁移管体的反应区，后面是迁移区。
板载电路板2的电路、形状、大小要根据需要而定，可以在金属导线条10放置焊盘将分压电阻焊6直接接到板上，或焊接到在其他区域，也可以在别的区域印制其他电路模块，利于集成化。
在图5中示意了BN型离子门的结构，离子门有两组组内相连，而组间互不相连离子门丝12，它们在一个平面上形成叉指结构，在两组离子门丝12施加电压脉冲就实现离子门的开合。两组离子门丝12分别通过一个凸出离子门基板与板载电路板2相连。
直角U型电极3的形状如图6所示，为一金属的导电环，直角U型电极3也可不是U型而是其他的形状，但必须方便焊接到板载电路板2上。
以上实施方式使用BN型离子门做说明的，对于TP型离子门可以对照此进行设计，同样适用本专利。
Claims (9)
1.板载微型离子迁移管，包括板载电路板、直角U型电极、带有两组电极引出端的矩形离子门、迁移管绝缘体、电离源和信号接收法拉第盘；
于板载电路板上从左至右设有平行对称的二列电极过孔，每列电极过孔数至少5个；于板载电路板的一侧表面，矩形离子门通过其引出端焊接于板载电路板中部的一对对称的电极过孔中，4个以上的直角U型电极通过其二个端部端头焊接于板载电路板的其余每一对对称的电极过孔中；
迁移管绝缘体为长条状槽体，其垂直长度方向截面为直角U型；板载电路板置于长条状槽体上开口端、并与开口端密闭连接，直角U型电极和矩形离子门处于长条状槽体中；
由板载电路板、直角U型电极、矩形离子门、迁移管绝缘体组成板载迁移管体，矩形离子门左侧为反应区、矩形离子门右侧为迁移区；于反应区左侧设有电离源，于迁移区右侧设有信号接收法拉第盘，沿离子迁移管方向依次为：电离源、板载迁移管体和信号接收法拉第盘；
于板载电路板的一侧表面，直角U型电极的二个端部端头通过导线连接，反应区的直角U型电极个数为1以上，反应区的最左侧的直角U型电极通过分压电阻与电离源电连接，反应区的最右侧的直角U型电极通过分压电阻与矩形离子门的一个引出端电连接；当反应区的直角U型电极个数为2个以上时，从左至右依次通过分压电阻串联；
迁移区的直角U型电极个数为3以上，迁移区的最右侧的直角U型电极通过分压电阻与信号接收法拉第盘电连接，迁移区的最左侧的直角U型电极通过分压电阻与矩形离子门的另一个引出端电连接；迁移区的直角U型电极从左至右依次通过分压电阻串联。
2.如权利要求1所述的离子迁移管，其特征在于：
将一组直角U型电极焊接于板载电路板的反应区电极过孔上，另一组直角U型电极焊接于板载电路板的迁移区电极过孔上，矩形离子门焊接在板载电路板的离子门过孔上；它们相互平行，几何中心处于同一直线上，且所围绕成的矩形形状和尺寸相同；迁移管绝缘体贴在板载电路板有电极的一侧，罩住直角U型电极和离子门组件形成离子迁移管腔体。
3.如权利要求1所述的离子迁移管，其特征在于：板载电路板为一平面电路板，沿某一方向分两组排列等间隔的金属导线条，第一组为反应区导线条，第二组为迁移区导线条，在金属导线条的两端各有一个电极过孔，金属导线条与电极过孔孔径等宽，用于焊接直角U型电极，在两组导线条中间有两个离子门过孔，用于焊接了离子门；金属导线条在平面电路板一面或双面，板载电路板为印制电路板(PCB板)；平面电路板有焊接分压电阻的焊盘。
4.如权利要求1所述的离子迁移管，其特征在于：直角U型电极为金属导电电极，电极的两端插入板载电路板的电极过孔。
5.如权利要求1所述的离子迁移管，其特征在于：离子门两组电极分别单独引出，能焊接到板载电路板的离子门过孔上。
6.如权利要求1所述的离子迁移管，其特征在于：离子门为BN门或TP门。
7.如权利要求1所述的离子迁移管，其特征在于：迁移管绝缘体是一个中空的矩形槽绝缘体，一面固定在平面电路板有电路的一侧；它罩住U型电极和离子门，用于形成迁移管空腔。
8.如权利要求1所述的离子迁移管，其特征在于：分压电阻或直接焊接在平面电路板的金属导线条上，或置于平面电路板外。
9.如权利要求1所述的离子迁移管，其特征在于：电离源采用VUV灯、镍源、电晕放电、电喷雾或激光。
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