CN113727508A - 一种新型真空微波等离子体离子源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型真空微波等离子体离子源，包括石英管、石英管固定座、中管、石英管校准垫、调谐端面、密封座、外管、放电针、供电接口、微波接头和微波天线。本新型真空微波等离子体离子源，石英管把工作气体(包含氮气、氦气及氩气)有效导入振荡腔内，使离子源持续稳定工作，微波进入中管和外管之间形成微波振荡，并在端口形成的电场最强，便于激发等离子体，工作气体通过石英管到达尾端，通过放电针点燃，进而形成微波等离子体，微波等离子体进而与目标样品进行电荷交换，从而使目标样品离子化，结构简单，电离效率高，寿命长，产生的离子流稳定，便于耦合多种分析检测仪器，可准确对挥发性有机物进行准确定性和定量分析。

Description

一种新型真空微波等离子体离子源
技术领域
本发明涉及等离子体技术领域，具体为一种新型真空微波等离子体离子源。
背景技术
质谱仪有两个核心部分是离子源和分析器，其中离子源作为质谱检测的重要前提，其电离方式及特征直接决定它的应用领域和范围。本发明所涉及的新型真空微波等离子体离子源，此离子源具有较高的电离和分解程度和能在高气压下维持等离子体；此离子源没有内部电极，在等离子容器内，没有工作气体以外的任何物质，是洁净的，无污染源，并且等离子发生器寿命较长；同时还具有安全因素高和噪音低等特点。且其结构简单，易于操作，不用进行模式调节即可与多种分析器耦合。由于此新型亚真空微波等离子体离子源电离能高于所有挥发性有机物，因而可以对所有的挥发性有机物进行电离，得到相对较强的样品分子峰及少量的碎片离子峰，为挥发性有机物的鉴定提供了有利条件，具备软电离和硬电离功能，相对于传统真空紫外灯离子源和电子轰击源具有较好的优势。耦合传统的质量分析器就可以准确对物质信息进行分析，对物质的定性、定量分析具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型真空微波等离子体离子源，具有石英管把工作气体(包含氮气、氦气及氩气)有效导入振荡腔内，从而可使离子源持续稳定工作，微波进入中管和外管之间形成微波振荡，并在端口形成的电场最强，便于激发等离子体，调谐端面可对整个离子源的阻抗进行调节，进而达到一个很好的微波能阻抗匹配，工作气体通过石英管到达尾端，通过放电针点燃，进而形成微波等离子体，微波等离子体进而与目标样品进行电荷交换，从而使目标样品离子化，结构简单，电离效率高，寿命长，产生的离子流稳定，便于耦合多种分析检测仪器，可准确对挥发性有机物进行准确定性和定量分析的优点，可以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型真空微波等离子体离子源，包括石英管、石英管固定座、中管、石英管校准垫、调谐端面、密封座、外管、放电针、供电接口、微波接头和微波天线，石英管的一端连接石英管固定座，石英管上固定中管，石英管与中管之间设有石英管校准垫，中管的中部通过螺栓与调谐端面啮合，中管底端安装密封座，调谐端面外部安装外管，外管前端内部安装放电针，外管前端的内壁上安装供电接口，外管上端开设通孔，通孔上安装微波接头，微波接头穿过外管与微波天线连接，调谐端面一端连接接密封座。
优选的，所述外管中部有中空腔体，调谐端面置于中空腔体内，调谐端面固定住中管。
优选的，所述调谐端面与外管内壁紧密贴合。
优选的，所述石英管的内径和外径分别为4mm、6mm，长度为150mm，并由石英管固定座固定。
优选的，所述中管的材质为铜，置于石英管外面并和外管通过调谐端面进行固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本新型真空微波等离子体离子源，石英管把工作气体(包含氮气、氦气及氩气)有效导入振荡腔内，从而可使离子源持续稳定工作，微波进入中管和外管之间形成微波振荡，并在端口形成的电场最强，便于激发等离子体，调谐端面可对整个离子源的阻抗进行调节，进而达到一个很好的微波能阻抗匹配，工作气体通过石英管到达尾端，通过放电针点燃，进而形成微波等离子体，微波等离子体进而与目标样品进行电荷交换，从而使目标样品离子化，结构简单，电离效率高，寿命长，产生的离子流稳定，便于耦合多种分析检测仪器，可准确对挥发性有机物进行准确定性和定量分析。
附图说明
图1为本发明的立体剖视图；
图2为本发明的平面剖视图。
图中：1、石英管；2、石英管固定座；3、中管；4、石英管校准垫；5、调谐端面；6、密封座；7、外管；8、放电针；9、供电接口；10、微波接头；11、微波天线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，一种新型真空微波等离子体离子源，包括石英管1、石英管固定座2、中管3、石英管校准垫4、调谐端面5、密封座6、外管7、放电针8、供电接口9、微波接头10和微波天线11，石英管1的内径和外径分别为4mm、6mm，长度为150mm，用于工作气体有效导入，石英管1把工作气体(包含氮气、氦气及氩气)有效导入振荡腔内，从而可使离子源持续稳定工作，石英管1的一端连接石英管固定座2，石英管1上固定中管3，微波进入中管3和外管7之间形成微波振荡，并在端口形成的电场最强，便于激发等离子体，中管3的材质为铜，且形状为内径为8mm，外径为12mm，长度为100mm的圆柱体，且中管3的底端安装有密封座6，密封等离子体源，防止泄露，同时与外管7之间形成微波振荡，中管3置于石英管1外面并和外管7通过调谐端面5进行固定连接，通过调谐端面5进行阻抗匹配，从而形成微波振荡，石英管1与中管3之间设有石英管校准垫4，中管3的中部通过螺栓与调谐端面5啮合，调谐端面5可对整个离子源的阻抗进行调节，进而达到一个很好的微波能阻抗匹配，调谐端面5外部安装外管7，调谐端面5与外管7内壁紧密贴合，外管7与内管形成微波振荡腔，激发等离子体，外管7中部有中空腔体，调谐端面5置于中空腔体内，等离子体与样品在中空腔体中反应，调谐端面5固定住中管3，外管7前端内部安装放电针8，放电针8通过高压放电进而点燃微波等离子体，从而形成连续稳定的微波等离子体，外管7前端的内壁上安装供电接口9，外管7上端开设通孔，通孔上安装微波接头10，微波接头10穿过外管7与微波天线11连接，微波天线11把微波发生器产生的微波馈入到外管7和中管3之间，形成微波振荡腔，工作气体通过石英管1到达尾端，通过放电针8点燃，进而形成微波等离子体，微波等离子体进而与目标样品进行电荷交换，从而使目标样品离子化。
综上所述，本新型真空微波等离子体离子源，石英管1把工作气体(包含氮气、氦气及氩气)有效导入振荡腔内，从而可使离子源持续稳定工作，微波进入中管3和外管7之间形成微波振荡，并在端口形成的电场最强，便于激发等离子体，调谐端面5可对整个离子源的阻抗进行调节，进而达到一个很好的微波能阻抗匹配，工作气体通过石英管1到达尾端，通过放电针8点燃，进而形成微波等离子体，微波等离子体进而与目标样品进行电荷交换，从而使目标样品离子化，结构简单，电离效率高，寿命长，产生的离子流稳定，便于耦合多种分析检测仪器，可准确对挥发性有机物进行准确定性和定量分析。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种新型真空微波等离子体离子源，包括石英管(1)、石英管固定座(2)、中管(3)、石英管校准垫(4)、调谐端面(5)、密封座(6)、外管(7)、放电针(8)、供电接口(9)、微波接头(10)和微波天线(11)，其特征在于：所述石英管(1)的一端连接石英管固定座(2)，石英管(1)上固定中管(3)，石英管(1)与中管(3)之间设有石英管校准垫(4)，中管(3)的中部通过螺栓与调谐端面(5)啮合，中管(3)底端安装密封座(6)，调谐端面(5)外部安装外管(7)，外管(7)前端内部安装放电针(8)，外管(7)前端的内壁上安装供电接口(9)，外管(7)上端开设通孔，通孔上安装微波接头(10)，微波接头(10)穿过外管(7)与微波天线(11)连接，调谐端面(5)一端连接接密封座(6)。
2.根据权利要求1所述的一种新型真空微波等离子体离子源，其特征在于：所述外管(7)中部有中空腔体，调谐端面(5)置于中空腔体内，调谐端面(5)固定住中管(3)。
3.根据权利要求1所述的一种新型真空微波等离子体离子源，其特征在于：所述调谐端面(5)与外管(7)内壁紧密贴合。
4.根据权利要求1所述的一种新型真空微波等离子体离子源，其特征在于：所述石英管(1)的内径和外径分别为4mm、6mm，长度为150mm，并由石英管固定座(2)固定。
5.根据权利要求1所述的一种新型真空微波等离子体离子源，其特征在于：所述中管(3)的材质为铜，置于石英管(1)外面并和外管(7)通过调谐端面(5)进行固定连接。
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