CN110931345A - 一种中心进气的质谱仪离子源 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种中心进气的质谱仪离子源，包括一端为封闭的电介质管、所述电介质管的外壁上设置有若干的接地电极，所述电介质管内悬空设置有空心金属导管电极，所述空心金属导管电极的一端穿过所述电介质管封闭的一端与气源相连，所述空心金属导管电极的另一端封闭设置，所述空心金属导管电极的管壁上设置有用于气体通过的若干通孔，所述空心金属导管电极与高压交流电源的正极相连，所述接地电极与高压交流电源的负极相连并接地。本发明中心进气的质谱仪离子源的气体通过空心金属导管电极进入，并由空心金属导管电极上的通孔流出，避免了气体与空心金属导管电极的碰撞，气流更加稳定。
Description
技术领域
本发明涉及质谱仪技术领域，具体涉及一种中心进气的质谱仪离子源。
背景技术
低温等离子体离子源是近十余年逐渐发展起来的一种新兴常压离子源。在质谱仪中使用其对样品进行电离时无需使用任何溶剂，可直接对未预处理的样品进行直接离子化分析。低温等离子体离子源灵敏度高，可以提供丰富的结构信息，且能耗低，操作简单，因而越来越得到实验人员的关注。
对于传统的低温等离子体源，主要存在着以下的缺陷：
1、使用三通或者多个通道导流接头，由其中一路引入中性气体或者惰性气体，容易因气体与中心的金属棒碰撞形成湍流，导致气流不稳定。
2、结构相对复杂，由多个部件连接组合而成，整体性较差，同时需要考虑各个部件的气密性。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种中心进气的质谱仪离子源，旨在解决现有的质谱仪离子源部件多、整体性差，气体与中心的金属电极碰撞容易形成湍流，导致气流不稳定的技术问题。
本发明的技术方案如下：
一种中心进气的质谱仪离子源，其中，包括一端为封闭的电介质管、所述电介质管的外壁上设置有若干的接地电极，所述电介质管内悬空设置有空心金属导管电极，所述空心金属导管电极的一端穿过所述电介质管封闭的一端与气源相连，所述空心金属导管电极的另一端封闭设置，所述空心金属导管电极的管壁上设置有用于气体通过的若干通孔，所述空心金属导管电极与高压交流电源的正极相连，所述接地电极与高压交流电源的负极相连并接地。
所述的中心进气的质谱仪离子源，其中，所述通孔设置有多个，绕空心金属导管电极的中心轴均匀设置在空心金属导管电极上。
所述的中心进气的质谱仪离子源，其中，所述通孔为锥孔。
所述的中心进气的质谱仪离子源，其中，所述空心金属导管电极封闭的一端为尖端。
所述的中心进气的质谱仪离子源，其中，所述尖端的端部离所述电介质管出口的距离为1.5cm。
所述的中心进气的质谱仪离子源，其中，所述接地电极为金属环，所述金属环套设在所述电介质管的外壁上。
所述的中心进气的质谱仪离子源，其中，所述金属环设置有多个，相邻金属环之间间隔设置。
所述的中心进气的质谱仪离子源，其中，相邻金属环之间的间隔距离为1cm。
所述的中心进气的质谱仪离子源，其中，所述空心金属导管电极为钨管或不锈钢管。
所述的中心进气的质谱仪离子源，其中，所述电介质管为石英玻璃管或陶瓷管。
有益效果：本发明提供的一种中心进气的质谱仪离子源，包括一端为封闭的电介质管、所述电介质管的外壁上设置有若干的接地电极，所述电介质管内悬空设置有空心金属导管电极，所述空心金属导管电极的一端穿过所述电介质管封闭的一端与气源相连，所述空心金属导管电极的另一端封闭设置，所述空心金属导管电极的管壁上设置有用于气体通过的若干通孔，所述空心金属导管电极与高压交流电源的正极相连，所述接地电极与高压交流电源的负极相连并接地。本发明中心进气的质谱仪离子源的气体通过空心金属导管电极进入，并由空心金属导管电极上的通孔流出，避免了气体与空心金属导管电极的碰撞，气流更加稳定。
附图说明
图1是本发明一种中心进气的质谱仪离子源的结构示意图；
图2是现有技术的质谱仪离子源的离子流图；
图3是本发明的中心进气的质谱仪离子源的离子流图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1，本发明的一种中心进气的质谱仪离子源，包括一端为封闭的电介质管10、所述电介质管的外壁上设置有若干的接地电极20，所述电介质管内悬空设置有空心金属导管电极30，所述空心金属导管电极的一端穿过所述电介质管封闭的一端与气源相连，所述空心金属导管电极的另一端封闭设置，所述空心金属导管电极的管壁上设置有用于气体通过的若干通孔40，所述空心金属导管电极与高压交流电源50的正极相连，所述接地电极与高压交流电源的负极相连并接地。
本技术方案提供一种中心进气的质谱仪离子源，该离子源的空心金属管电极的前端密封，侧面开孔，与传统的低温等离子体离子源中心为实心金属棒的技术方案相比，一方面可以直接在金属管内通入中性气体或者惰性气体，取代了采用导流接头进行进样，结构更加的紧凑，另一方面，避免了气体与中心的金属棒碰撞形成湍流的可能性，气流更加稳定。参见图2和图3，本发明技术方案中的中心进气的质谱仪离子源与现有的离子源相比，产生的离子流更加的稳定，波动幅度小，反映出了气流流速更加的稳定，同时，本技术方案的空心金属导管电极为高压的一端，并且在电介质管上设置若干的接地电极，可以很大程度上保证等离子体产生的稳定性。
在一种优选的实施方式中，所述通孔设置有多个，绕空心金属导管电极的中心轴均匀设置在空心金属导管电极上。通孔设置均匀排布可以使得空心金属导管电极受力更加平衡，有利于气流稳定性的维持，通孔设置有多个，气流的流入量更大，电介质管出口的离子流也会更多，有利于离子流对样品的解析。
在一种优选的实施方式中，所述通孔为锥孔。锥孔外端直径大，里端直径小，气流能够得到有效的发散，可以一定程度的降低气流流出的流速，减轻气流对于电介质管的冲击。
参见图1，在一种优选的实施方式中，所述空心金属导管电极封闭的一端为尖端60。利用尖端放电的原理，将空心金属导管电极的一端设置为尖端，电荷聚集与空心金属导管电极的尖端，与设置在电介质管的外壁上等间隔设置的与空心金属导管电极尖端对应的多个接地电极，此时，放电效率更高，产生等离子体的速率更快。
在一种优选的实施方式中，所述尖端的端部离所述电介质管出口的距离为1.5cm。尖端距离电介质管的出口越近，则电介质管出口的尾焰的电压也会越高，这样工作时容易产生自放电效应，导致测量结果不准确，因此，空心金属导管电极端部距离出口的位置非常重要，本技术方案通过实验得出，当且仅当距离为1.5cm，尾焰具有较高的强度和温度，且电压适中，不会影响到对样品的测量结果。
在一种优选的实施方式中，所述接地电极为金属环，所述金属环套设在所述电介质管的外壁上。使用金属环接地电极，与空心金属导管电极配合，空心金属导管电极的周向均可产生等离子体，提高了等离子体的产生效率，同时采用金属环接地电极还能够使得产生的等离子体在电介质管内分布更加均匀。
在一种优选的实施方式中，所述金属环设置有多个，相邻金属环之间间隔设置。本发明技术方案的接地电极使用导电性良好的金属制成(如铁片或者铜片等)，以一定间距固定于在电介质管的外壁上，当金属环的数量大于2个时，较佳的，相邻接地电极之间等间隔设置，以使得电介质管内的电场更加均匀。
在一种优选的实施方式中，相邻金属环之间的间隔距离为1cm。本技术方案对相邻金属环之间的间隔距离进行了实验，实验的距离区间为0-5cm，实验结果为当间隔距离为1cm时，此时产生的等离子体稳定性最佳，波形摆动幅度小于2％，近似于直线。
在一种优选的实施方式中，所述空心金属导管电极为钨管或不锈钢管。本发明技术方案中的钨管为金属注塑工艺钨管或拉丝成型工艺钨管，有耐高温，导电性好等优点。金属注塑工艺的基本工艺过程是，首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混练，经制粒后在加热塑化状态下，用注射成形机注入模腔内固化成形，然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终钨管产品，拉丝成型工艺是将金属原材料加热至塑性，再经过拉伸到想要的直径大小，最后经过剪切冷却。
在一种优选的实施方式中，所述电介质管为石英玻璃管或陶瓷管。本发明技术方案的电介质管使用介质均匀，对电场无干扰的材质，比如石英玻璃、陶瓷等，气体从空心金属管电极进入，由空心金属管电极上的通孔流出，经过接地电极和空心金属管电极的电离产生离子流，最后从电介质管的出口流出，石英玻璃管和陶瓷管具有较佳的绝缘性能，易于获取且成本低，非常符合电介质管绝缘性能的要求。
综上所述，本发明提供的一种中心进气的质谱仪离子源，包括一端为封闭的电介质管、所述电介质管的外壁上设置有若干的接地电极，所述电介质管内悬空设置有空心金属导管电极，所述空心金属导管电极的一端穿过所述电介质管封闭的一端与气源相连，所述空心金属导管电极的另一端封闭设置，所述空心金属导管电极的管壁上设置有用于气体通过的若干通孔，所述空心金属导管电极与高压交流电源的正极相连，所述接地电极与高压交流电源的负极相连并接地。本发明中心进气的质谱仪离子源的气体通过空心金属导管电极进入，并由空心金属导管电极上的通孔流出，避免了气体与空心金属导管电极的碰撞，气流更加稳定。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种中心进气的质谱仪离子源，其特征在于，包括一端为封闭的电介质管、所述电介质管的外壁上设置有若干的接地电极，所述电介质管内悬空设置有空心金属导管电极，所述空心金属导管电极的一端穿过所述电介质管封闭的一端与气源相连，所述空心金属导管电极的另一端封闭设置，所述空心金属导管电极的管壁上设置有用于气体通过的若干通孔，所述空心金属导管电极与高压交流电源的正极相连，所述接地电极与高压交流电源的负极相连并接地。
2.根据权利要求1所述的中心进气的质谱仪离子源，其特征在于，所述通孔设置有多个，绕空心金属导管电极的中心轴均匀设置在空心金属导管电极上。
3.根据权利要求1所述的中心进气的质谱仪离子源，其特征在于，所述通孔为锥孔。
4.根据权利要求1所述的中心进气的质谱仪离子源，其特征在于，所述空心金属导管电极封闭的一端为尖端。
5.根据权利要求4所述的中心进气的质谱仪离子源，其特征在于，所述尖端的端部离所述电介质管出口的距离为1.5cm。
6.根据权利要求1所述的中心进气的质谱仪离子源，其特征在于，所述接地电极为金属环，所述金属环套设在所述电介质管的外壁上。
7.根据权利要求6所述的中心进气的质谱仪离子源，其特征在于，所述金属环设置有多个，相邻金属环之间间隔设置。
8.根据权利要求7所述的中心进气的质谱仪离子源，其特征在于，相邻金属环之间的间隔距离为1cm。
9.根据权利要求1所述的中心进气的质谱仪离子源，其特征在于，所述空心金属导管电极为钨管或不锈钢管。
10.根据权利要求1所述的中心进气的质谱仪离子源，其特征在于，所述电介质管为石英玻璃管或陶瓷管。
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