CN112103170A - 舱门气压调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种舱门气压调整装置，包括质谱仪本体、靶板、升降机构、可开合的舱门、导气组件和抽真空组件，其中，质谱仪本体内部设置有相互连通的真空腔体和过渡腔体，靶板和升降机构设于真空腔体的内部，升降机构用于驱动靶板上升或下降，当升降机构将靶板升起并置于过渡腔体与真空腔体之间时，过渡腔体与真空腔体相互独立；舱门设于质谱仪本体上且位于过渡腔体的一侧，舱门用于封盖或打开过渡腔体；导气组件和抽真空组件均与过渡腔体连通，导气组件用于向过渡腔体内部导入气体，抽真空组件用于对过渡腔体内部进行抽真空。根据本发明的舱门气压调整装置，便于在不破坏质谱仪的真空环境的情况下，实现样品的放入与取出。

Description

舱门气压调整装置

技术领域

本发明涉及质谱仪技术领域，尤其是涉及一种舱门气压调整装置。

背景技术

质谱仪是用来分离和检测不同同位素的仪器，在科学研究过程中是常用的设备。而基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪是一款常用于大分子样品分析的生物质谱仪器，该仪器需要在真空状态下进行样品分析，而样品不能直接从常压状态下进入到真空环境中，因此需要有个过渡环境让样品从常压状态下能逐渐稳定的转化为真空状态，同时不会影响仪器的真空参数，保证分析结果的准确度。现有技术中，通常在质谱仪内部的真空腔体的上方设置一个过渡腔体，在放入样品前，先将样品放在过渡腔体中，并用真空泵对过渡腔体进行预抽，待过渡腔体逐渐有常压状态转化为真空状态，再将样品传送进真空腔体。但是现有技术中，实现过渡腔体在常压状态与真空状态进行相互的转变的结构设计较为复杂，而且在过渡腔体进行状态转变的过程中，容易破坏真空腔体的真空参数，从而影响到分析结果的准确度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种舱门气压调整装置，便于在不破坏质谱仪内部的真空环境的情况下，实现样品的放入与取出。

根据本发明实施例的舱门气压调整装置，包括：质谱仪本体，所述质谱仪本体内部设置有相互连通的真空腔体和过渡腔体；靶板，设于所述真空腔体的内部；升降机构，设于所述真空腔体的内部，所述升降机构用于驱动所述靶板上升或下降；可开合的舱门，设于所述质谱仪本体上且位于所述过渡腔体的一侧，所述舱门用于封盖或打开所述过渡腔体；导气组件，与所述过渡腔体连通，所述导气组件用于向所述过渡腔体内部导入气体；抽真空组件，与所述过渡腔体连通，所述抽真空组件用于对所述过渡腔体进行抽真空；其中，当所述升降机构将所述靶板升起并置于所述过渡腔体与所述真空腔体之间时，所述过渡腔体与所述真空腔体相互独立。

根据本发明实施例的舱门气压调整装置，至少具有如下有益效果：在进样前，升降机构带动靶板向上移动，直到靶板使真空腔体和过渡腔体相互独立；利用导气组件，使过渡腔体与外界空气连通，从而使过渡腔体逐渐由真空状态转化为常压状态，此时再打开舱门，将样品滴在靶板上，随即关闭舱门；接着利用抽真空组件，对过渡腔体进行抽真空操作，使得过渡腔体由常压状态逐渐转化为真空状态，再启动升降机构，驱动靶板和样品下降进入到真空腔体中。通过这样的设置，便可以在不破坏质谱仪本体内部的真空环境的情况下，实现样品的放入与取出，操作方法简单，且确保了质谱仪本体内部的真空环境。

根据本发明的一些实施例，所述导气组件包括：第一导通管，所述第一导通管的一端与所述过渡腔体连通；第一阀门，所述第一导通管的另一端通过所述第一阀门与外界空气连通。

根据本发明的一些实施例，所述抽真空组件包括：真空泵；第二阀门；第二导通管，所述第二导通管的一端与所述过渡腔体连通，所述第二导通管的另一端通过所述第二阀门与所述真空泵连接。

根据本发明的一些实施例，还包括真空检测组件，所述真空检测组件与所述第二导通管连通，所述真空检测组件用于测量所述过渡腔体内部的真空度。

根据本发明的一些实施例，还包括：固定壳体，设置于所述质谱仪本体的外侧壁；第三导通管，设置于所述固定壳体内部，所述第三导通管的一端与所述过渡腔体连通，所述第三导通管的另一端分别与所述导气组件和所述抽真空组件连通。

根据本发明的一些实施例，还包括：移动机构，设于所述真空腔体内部，所述移动机构用于驱动所述靶板在所述真空腔体内部前后移动或左右移动；靶板转移组件，设于所述真空腔体内部，所述靶板转移组件用于驱动所述靶板从所述升降机构转移到所述移动机构，或者驱动所述靶板从所述移动机构转移到所述升降机构。

根据本发明的一些实施例，所述移动机构包括：横向导轨，所述横向导轨上设置有滑动座；第一驱动器，与所述滑动座连接，所述第一驱动器用于驱动所述滑动座沿着所述横向导轨滑动；纵向导轨，设置于所述滑动座的上端；滑动台，设置于所述纵向导轨上；第二驱动器，与所述滑动台连接，所述第二驱动器用于驱动所述滑动台沿着所述纵向导轨滑动；若干个支撑柱，设置于所述滑动台上端面，所述支撑柱用于承托所述靶板。

根据本发明的一些实施例，所述靶板转移组件包括：U型托台，用于承托所述靶板；底座，设置于所述真空腔体的底面；至少两组连杆组件，每组所述连杆组件包括两个连杆，两个所述连杆的第一端分别与所述U型托台的开口两侧转动连接，两个所述连杆的第二端分别与所述底座转动连接；第三驱动器，与每个所述连杆的第二端连接，所述第三驱动器用于驱动所述连杆转动，从而使所述U型托台将所述靶板从所述升降机构转移到所述移动机构上，或者将所述靶板从所述移动机构转移到所述升降机构上。

根据本发明的一些实施例，所述升降机构包括：顶杆；托块，设置于所述顶杆的上表面，所述托块用于承托所述靶板；第四驱动器，设置于所述质谱仪本体上，所述第四驱动器的驱动端通过传导组件与所述顶杆传动连接，以驱动所述顶杆上升或下降。

根据本发明的一些实施例，所述第四驱动器以及所述传导组件设于所述质谱仪本体的下方，所述第四驱动器的驱动端通过所述传导组件与所述顶杆的一端传动连接，所述顶杆的另一端延伸进所述真空腔体内部，所述升降机构还包括：

套筒，套设于所述顶杆的外侧，所述套筒的下端设置于所述真空腔体的底面；

弹性伸缩管，套接于所述套筒的上端和所述托块之间；

其中，所述套筒、所述托块和所述弹性伸缩管所包覆的空间与所述真空腔体彼此独立。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的舱门气压调整装置的剖视图；

图2为本发明实施例的舱门气压调整装置的结构示意图；

图3为本发明实施例的固定壳体、导气组件、抽真空组件和真空检测组件的结构示意图；

图4为本发明实施例的固定壳体、第三导通管、导气组件、抽真空组件和真空检测组件的内部结构示意图；

图5为本发明实施例的移动机构的结构示意图；

图6为本发明实施例的靶板转移组件的结构示意图；

图7为本发明实施例的舱门气压调整装置在靶板回到移动机构的状态下的剖视图；

图8为本发明实施例的升降机构的结构示意图；

附图标记：

质谱仪本体100、舱门120、真空腔体200、过渡腔体300、靶板400、固定壳体500、第一导通管510、第一阀门520、真空泵540、第二阀门550、第二导通管560、真空检测组件570、第三导通管580、第四驱动器610、顶杆630、托块640、套筒650、弹性伸缩管660、U型托台710、底座720、连杆730、横向导轨810、滑动座820、第一驱动器830、纵向导轨840、滑动台850、第二驱动器860、支撑柱870、限位槽880。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二、第三、第四只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1和图2，根据本发明实施例的舱门气压调整装置，包括质谱仪本体100、靶板400、升降机构、可开合的舱门120、导气组件和抽真空组件，其中，质谱仪本体100内部设置有相互连通的真空腔体200和过渡腔体300，靶板400和升降机构设置于真空腔体200的内部，升降机构用于驱动靶板400上升或下降，当升降机构将靶板400升起并置于过渡腔体300与真空腔体200之间时，过渡腔体300与真空腔体200相互独立。舱门120设于质谱仪本体100的上端面且位于过渡腔体300的一侧，舱门120用于封盖或打开过渡腔体300；导气组件和抽真空组件均与过渡腔体300连通，导气组件用于向过渡腔体300内部导入气体，抽真空组件用于对过渡腔体300进行抽真空。

具体地，在质谱仪本体100的外侧壁还设置有与真空腔体200连通的分子泵(图中未示出)，分子泵可以对真空腔体200进行抽真空，使得真空腔体200内部保持所需要的真空度。在向质谱仪本体100内部放入样品前，升降机构带动靶板400向上移动，直到靶板400使真空腔体200和过渡腔体300相互独立；利用导气组件，将过渡腔体300与外界连通，从而向过渡腔体300内部导入气体，过渡腔体300由真空状态逐渐转化为常压状态，此时再打开舱门120，将样品滴在靶板400上，随即关闭舱门120；接着利用抽真空组件，对过渡腔体300进行抽真空动作，使得过渡腔体300由常压状态逐渐转化为真空状态，随后再启动升降机构，驱动靶板400和样品下降进入到真空腔体200中。同时，为了进一步确保过渡腔体300与真空腔体200相互独立，可以在过渡腔体300的上下两端处分别套设密封圈，舱门120和靶板400配合密封圈实现过渡腔体300与真空腔体200的相互独立。通过这样的设置，便可以在不破坏真空腔体200内部的真空环境的情况下，实现样品的放入与取出。

如图3和图4所示，在本发明的一些实施例中，导气组件包括第一导通管510和第一阀门520，第一导通管510的一端与过渡腔体300连通，第一导通管510的另一端通过第一阀门520与外界空气连通。具体地，第一阀门520可以采用放气阀，当打开放气阀时，便可以通过第一导通管510向过渡腔体300内部导入气体，使过渡腔体300逐渐由真空状态转变为常压状态，随即关闭放气阀，此时便可以打开舱门120，向靶板400上滴加样品。

如图3和图4所示，在本发明的一些实施例中，抽真空组件包括真空泵540、第二阀门550和第二导通管560，第二导通管560的一端与过渡腔体300连通，第二导通管560的另一端通过第二阀门550与真空泵540连接。具体地，第二阀门550可以采用真空阀，打开真空阀，真空泵540通过第二导通管560对过渡腔体300进行抽真空操作，使得过渡腔体300逐渐由常压状态转变为真空状态，随后关闭真空阀。此时，过渡腔体300与真空腔体200保持相同的真空度，此时驱动靶板400下降进入到真空腔体200中，不会破坏真空腔体200内部的真空环境。

如图3和图4所示，在本发明的一些实施例中，还包括真空检测组件570，真空检测组件570与第二导通管560连通，真空检测组件570用于测量过渡腔体300内部的真空度。具体地，真空检测组件570可以采用真空规管或是气压传感器等，在本示例中，真空检测组件570采用真空规管，真空规管可以在真空泵540进行抽真空时，实时监测过渡腔体300内部的真空度，通过设置真空规管，可以更好地把握抽真空的时间，进一步确保过渡腔体300与真空腔体200的真空度一致。

如图3和图4所示，在本发明的进一步实施例中，还包括：固定壳体500和第三导通管580，固定壳体500设置于质谱仪本体100的外侧壁，第三导通管580设置于固定壳体500内部，第三导通管580的一端与过渡腔体500连通，第三导通管580的另一端分别与导气组件和抽真空组件连通。具体地，如图4所示，第三导通管580通过管路与过渡腔体300连通，而第一导通管510和第二导通管560的一端均与第三导通管580连通，通过这样的设置，便于实现第一导通管510和第二导通管560与过渡腔体300的连通，且整个结构较为简单。而通过设置固定壳体500，将第一导通管510、第二导通管560和第三导通管580都设置在固定壳体500内部，起到保护的作用。同时，如图2所示，第一阀门520、第二阀门550和真空检测组件570均设置在固定壳体500的右侧面，使得整个装置所占的空间较小，有利于节省空间。可以想到的是，第一导通管510和第二导通管560均通过第三导通管580与过渡腔体300连通，只是本发明的一个具体实施例，第一导通管510和第二导通管560也可以各自通过管路与过渡腔体300连通，而不限于此。

参照图5至图7，在本发明的进一步实施例中，还包括设于真空腔体200内部的移动机构和靶板转移组件，移动机构用于驱动靶板400在真空腔体200内部前后、左右移动，靶板转移组件用于驱动靶板400从升降机构转移到移动机构，或者驱动靶板400从移动机构转移到升降机构。基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪在分析样品时，通常需要使滴在靶板400上的样品在真空腔体200内进行水平面内的横向移动和纵向移动，从而使得激光能够打到靶板400上的每个样品。因此，通过设置靶板转移组件，便于将靶板400从升降机构转移到移动机构上，进而使移动机构驱动靶板400在真空腔体200内部前后、左右移动。

如图5所示，在本发明的进一步实施例中，移动机构包括横向导轨810、滑动座820、第一驱动器830、纵向导轨840、滑动台850、第二驱动器860和若干个支撑柱870，其中，滑动座820设置于横向导轨810上，第一驱动器830与滑动座820连接，第一驱动器830可以驱动滑动座820沿着横向导轨810滑动；纵向导轨840设置在滑动座820的上端，而滑动台850设置在纵向导轨840上，第二驱动器860与滑动台850连接，第二驱动器860可以驱动滑动台850沿着纵向导轨840滑动，支撑柱870设置在滑动台850的上端，支撑柱870用于承托靶板400。具体地，第一驱动器830和第二驱动器860可以采用电机，当靶板转移组件将靶板400从升降机构转移到支撑柱870上时，第二驱动器860可以驱动靶板400随着滑动台850沿着纵向导轨840移动，而第一驱动器830可以驱动靶板400随着滑动座820沿着横向导轨810移动。通过这样的设置，使得靶板400能够沿着横向导轨810和纵向导轨840在真空腔体200内部左右、前后移动。

如图6所示，在本发明的一些具体实施例中，靶板转移组件包括U型托台710、底座720、至少两组连杆组件和第三驱动器，U型托台710用于承托靶板400，底座720设置于真空腔体200的底面，每组连杆组件包括两个连杆730，两个连杆730的第一端分别与U型托台710的开口两侧转动连接，两个连杆730的第二端分别与底座720转动连接，第三驱动器与每个连杆730的第二端连接，第三驱动器用于驱动连杆730转动，从而使U型托台710将靶板400从升降机构转移到移动机构上，或者将靶板400从移动机构转移到升降机构上。其中，第三驱动器可以采用电机。具体地，如图1所示，升降机构驱动靶板400下降时，可以使靶板400置于U型托台710上，此时驱动第三驱动器，可以使连杆730转动，连杆730带动U型托台710呈弧线转动，从而使U型托台710上的靶板400放置到支撑柱870上。如图5所示，在滑动座820朝向靶板转移组件的一侧设置有两个限位槽880，当连杆730转动时，靠近滑动座820的一组连杆组件的两个连杆730置于限位槽880中，此时靶板400恰好置于支撑柱870上。此时驱动第一驱动器830，可以使靶板400随着滑动座820远离靶板转移组件，此时靶板400便回到了移动机构上，随后通过第三驱动器使靶板转移组件复位，如图8所示。参照图6，连杆组件的数量为两组，当然，连杆组件的数量也可以是三组、四组等，此为常规设置，在此不做赘述。

如图8所示，在本发明的进一步实施例中，升降机构包括顶杆630、托块640和第四驱动器610，托块640设置于顶杆630的上表面，用于承托靶板400，第四驱动器610设置于质谱仪本体100上，第四驱动器610的驱动端通过传导组件与顶杆630传动连接，以驱动顶杆630上升或下降。具体地，第四驱动器610可以采用电机，电机的驱动力通过传导组件传输至顶杆630，实现顶杆630的上升或下降。其中，传导组件可以采用齿轮和齿条，在第四驱动器610的输出轴设置齿轮，而在顶杆630的末端设置有与齿轮相啮合的齿条，第四驱动器610驱动齿轮转动时，便可通过齿条驱动顶杆630进行上升或下降。可以想到的是，传导组件也可以采用涡轮蜗杆等结构，此为现有技术的常规设置，在此不做赘述。当启动第四驱动器610时，便可以通过传导组件实现顶杆630向上顶起，当靶板400放置U型托台710上时，托块640托起靶板400并上升，一直到靶板400使真空腔体200与过渡腔体300彼此独立，此时便可以通过导气组件向过渡腔体300内部导入气体，使过渡腔体300由真空状态转化为常压状态。当顶杆630下降时，托块640带动靶板400下降，直到靶板400放置在U型托台710上，随后便可以通过靶板转移组件将靶板400转移到移动机构上。

如图1和图8所示，在本发明的一些实施例中，第四驱动器610以及传导组件设于质谱仪本体100的下方，第四驱动器610的驱动端通过传导组件与顶杆630的一端传动连接，顶杆630的另一端延伸进真空腔体200内部，在顶杆630的外侧套设有套筒650，套筒650的上端与托块640之间套接有弹性伸缩管660，其中，套筒650、托块640和弹性伸缩管660所包覆的空间与真空腔体200彼此独立。具体地，弹性伸缩管660可以采用波纹管，在顶杆630上升或下降时，弹性伸缩管660随着托块640进行伸长或缩短，但是套筒650、托块640和弹性伸缩管660所包覆的空间仍然与真空腔体200相独立，具有很强的密封性，确保了顶杆630在升降过程中不会破坏真空腔体200的真空环境。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“进一步实施例”、“一些具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种舱门气压调整装置，其特征在于，包括：

质谱仪本体，所述质谱仪本体内部设置有相互连通的真空腔体和过渡腔体；

靶板，设于所述真空腔体的内部；

升降机构，设于所述真空腔体的内部，所述升降机构用于驱动所述靶板上升或下降；

可开合的舱门，设于所述质谱仪本体上且位于所述过渡腔体的一侧，所述舱门用于封盖或打开所述过渡腔体；

导气组件，与所述过渡腔体连通，所述导气组件用于向所述过渡腔体内部导入气体；

抽真空组件，与所述过渡腔体连通，所述抽真空组件用于对所述过渡腔体进行抽真空；

其中，当所述升降机构将所述靶板升起并置于所述过渡腔体与所述真空腔体之间时，所述过渡腔体与所述真空腔体相互独立。

2.根据权利要求1所述的舱门气压调整装置，其特征在于，所述导气组件包括：

第一导通管，所述第一导通管的一端与所述过渡腔体连通；

第一阀门，所述第一导通管的另一端通过所述第一阀门与外界空气连通。

3.根据权利要求1所述的舱门气压调整装置，其特征在于，所述抽真空组件包括：

真空泵；

第二阀门；

第二导通管，所述第二导通管的一端与所述过渡腔体

连通，所述第二导通管的另一端通过所述第二阀门与所述真空泵连接。

4.根据权利要求3所述的舱门气压调整装置，其特征在于，还包括真空检测组件，所述真空检测组件与所述第二导通管连通，所述真空检测组件用于测量所述过渡腔体内部的真空度。

5.根据权利要求1至4任一项所述的舱门气压调整装置，其特征在于，还包括：

固定壳体，设置于所述质谱仪本体的外侧壁；

第三导通管，设置于所述固定壳体内部，所述第三导通管的一端与所述过渡腔体连通，所述第三导通管的另一端分别与所述导气组件和所述抽真空组件连通。

6.根据权利要求1所述的舱门气压调整装置，其特征在于，还包括：

移动机构，设于所述真空腔体内部，所述移动机构用于驱动所述靶板在所述真空腔体内部前后移动或左右移动；

靶板转移组件，设于所述真空腔体内部，所述靶板转移组件用于驱动所述靶板从所述升降机构转移到所述移动机构，或者驱动所述靶板从所述移动机构转移到所述升降机构。

7.根据权利要求6所述的舱门气压调整装置，所述移动机构包括：

横向导轨，所述横向导轨上设置有滑动座；

第一驱动器，与所述滑动座连接，所述第一驱动器用于驱动所述滑动座沿着所述横向导轨滑动；

纵向导轨，设置于所述滑动座的上端；

滑动台，设置于所述纵向导轨上；

第二驱动器，与所述滑动台连接，所述第二驱动器用于驱动所述滑动台沿着所述纵向导轨滑动；

若干个支撑柱，设于所述滑动台的上端，所述支撑柱用于承托所述靶板。

8.根据权利要求6或7所述的舱门气压调整装置，其特征在于，所述靶板转移组件包括：

U型托台，用于承托所述靶板；

底座，设置于所述真空腔体的底面；

至少两组连杆组件，每组所述连杆组件包括两个连杆，两个所述连杆的第一端分别与所述U型托台的开口两侧转动连接，两个所述连杆的第二端分别与所述底座转动连接；

第三驱动器，与每个所述连杆的第二端连接，所述第三驱动器用于驱动所述连杆转动，从而使所述U型托台将所述靶板从所述升降机构转移到所述移动机构上，或者将所述靶板从所述移动机构转移到所述升降机构上。

9.根据权利要求1所述的舱门气压调整装置，其特征在于，所述升降机构包括：

顶杆；

托块，设置于所述顶杆的上表面，所述托块用于承托所述靶板；

第四驱动器，设置于所述质谱仪本体上，所述第四驱动器的驱动端通过传导组件与所述顶杆的下端传动连接，以驱动所述顶杆上升或下降。

10.根据权利要求9所述的舱门气压调整装置，其特征在于，所述第四驱动器以及所述传导组件设于所述质谱仪本体的下方，所述第四驱动器的驱动端通过所述传导组件与所述顶杆的一端传动连接，所述顶杆的另一端延伸进所述真空腔体内部，所述升降机构还包括：

套筒，套设于所述顶杆的外侧，所述套筒的下端设置于所述真空腔体的底面；

弹性伸缩管，套接于所述套筒的上端和所述托块之间；

其中，所述套筒、所述托块和所述弹性伸缩管所包覆的空间与所述真空腔体彼此独立。

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