CN204204795U - 一种真空紫外灯的射频电离激发装置 - Google Patents

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李海洋
李林
刘骥巍
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Abstract

本实用新型涉及一种真空紫外灯的射频电离激发装置，真空紫外灯腔体中充有惰性气体，通过该电离激发装置将惰性气体电离击穿后，透过光窗会发出特定波长的光。本实用新型设计的电离激发装置体积小巧、结构紧凑，适合于用作离子迁移谱仪中真空紫外灯电离源的电离激发。

Description

一种真空紫外灯的射频电离激发装置
技术领域
本实用新型涉及一种体积小巧、结构紧凑的用于真空紫外灯电离源的射频电离激发装置。
背景技术
在近几十年，紫外-真空紫外波段的辐射测量已广泛应用于能源科学、环境科学、医疗卫生及许多其他科学技术领域。目前，世界各国主要以氘灯作为紫外-真空紫外波段的辐射传递标准光源，同步辐射以其本身具有的辐射可计算性、重复性好、可靠性高等优点作为标准辐射源使用。在紫外-真空紫外波段，各国通用的光谱辐射传递标准光源为英国Cathoden公司制造的V型氘灯，窗口可用熔石英或氟化镁两种材料。由于氟化镁材料与熔石英相比具有更短的透过波长(氟化镁材料最短透过波长为115nm，熔石英材料为160nm)，所以在实际工作中的应用更广泛。
离子迁移谱技术是20世纪70年代出现的一种分离检测技术，与质谱、色谱等传统技术相比，其具有结构简单、灵敏度高、分析速度快等特点，已被广泛地应用于爆炸物筛查、毒品稽查和VOCs的在线监测等。放射性电离源由于其结构简单、稳定性好、寿命长、无需额外供电以及易于维护等优点，成为了商品化离子迁移谱仪器中应用最广泛的电离源。然而，其辐射问题给操作、运输和处理均带来了不变，为离子迁移谱仪的应用推广带来了严重的影响。迄今为止，已有光电离、放电电离等多种非放射性电离源与离子迁移谱仪相结合。光电离源包括激光和真空紫外灯等，真空紫外灯适合于电离气体样品。真空紫外灯是通过将灯腔体中的气体放电发射光子，因此光子的能量与腔体中填充的气体有关。Xe灯为8.4eV，Kr灯为10.0和10.6eV，Ar灯为11.6eV。最常用的是Kr灯。对于那些电离能小于10.6eV的化合物，如芳烃和不饱和化合物，均能被真空紫外灯电离。和放射源的化学电离不同，光电离是一级电离过程，电离过程中不会产生试剂离子，所得到的迁移谱中没有反应离子峰，谱图相对简单，这对于产物离子峰和试剂离子峰比较接近的小离子尤其有利。
真空紫外灯的电离激发方式有直流电源式和射频电源式，直流电源式真空紫外灯在灯头和灯尾分别有一个电离电极，将电极接入3000V的直流高压后，腔体中气体发生放电击穿，透过灯窗的氟化镁窗口发射出特定波长的光。但真空紫外灯由于电离电极直接参与放电击穿，长时间使用电离电极片上会产生碳化及污染，光子浓度会随着使用时间而逐渐衰减，使用一段时间需要对灯进行清洗等操作，影响设备操作及缩短使用寿命等。而传统的射频式真空紫外灯由于电离装置体积大，放电不稳定等缺点,无法应用到小型化离子迁移谱仪中。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种体积小巧、结构紧凑、性能稳定的真空紫外灯的射频电离激发装置。
本实用新型提供的真空紫外灯的射频电离激发装置包括中空密闭的玻璃腔体，于玻璃腔体的侧壁上设有作为光窗的通孔，通孔内设有透明光窗片，通过透明光窗片将光窗的通孔密封；
于玻璃腔体外壁面上设有2片以上的片状电离电极，于片状电离电极远离玻璃腔体一侧设有绝缘层。
玻璃腔体内充填有惰性气体，电离电极与高压射频电源相连，惰性气体被电离击穿后透过光窗发出特定波长的光。
2片以上的电离电极的相对位置为上下式、前后式或不规则分布。
相邻的电离电极之间间距0.1～10mm，相邻的电离电极之间互相绝缘；电离电极为铜电极、铝电极或不锈钢电极中的一种或二种以上。
电离电极的数量为2～10个，厚度为0.1～3mm；电离电极的外形为弧形、长方形、圆形、正方形或椭圆形。
绝缘层为聚四氟乙烯层或聚酰亚胺层。绝缘层的厚度为0.1～3mm。
电离电极与绝缘层为紧密配合，为镀膜或粘合结构。
本实用新型所设计的真空紫外灯射频电离激发装置，电离电极接入高压射频电路后，惰性气体击穿放电稳定，很好地解决了真空紫外灯使用射频激发方式放电不稳定、装置体积过大、难于安装密封等问题，该设计可以提高射频真空紫外灯的应用范围，并提高了离子迁移谱仪的分析性能。
附图说明
图1为本设计中的真空紫外灯的射频电离激发装置，此时真空紫外灯的多片电离电极呈上下式分布。
其中，1为真空紫外灯灯窗，2为真空紫外灯玻璃腔体，3为绝缘层，4为电离电极。
图2为本设计中的真空紫外灯的射频电离激发装置，此时真空紫外灯的多片电离电极呈前后式分布。
其中，1为真空紫外灯灯窗，2为真空紫外灯玻璃腔体，3为绝缘层，4为电离电极。
图3为采用图1结构装置电离源所测定的试剂离子O2 -的和CO3 -的离子迁移谱图。
具体实施方式
本实用新型设计了一种真空紫外灯的射频电离激发装置，其特征在于：
包括中空密闭的玻璃腔体，于玻璃腔体的侧壁上设有作为光窗的通孔，通孔内设有透明光窗片，通过透明光窗片将光窗的通孔密封；于玻璃腔体外壁面上设有2片片状电离电极，于片状电离电极远离玻璃腔体一侧设有绝缘层。玻璃腔体内充填有Kr气，电离电极与高压射频电源相连，Kr气被电离击穿后透过光窗发出特定波长的光。
2片电离电极的相对位置为前后式分布。
相邻的电离电极之间间距8mm，相邻的电离电极之间互相绝缘。
电离电极为铜电极。
电离电极的数量为2个，厚度为1mm。
电离电极的外形为长方形。
绝缘层为聚酰亚胺层。
绝缘层的厚度为1.5mm。
电离电极与绝缘层为紧密配合，为镀膜结构。
实施例1
采用本设计中射频电离激发装置的真空紫外灯作为电离源的离子迁移谱仪，真空紫外灯填充气体为Kr，灯窗材料为氟化镁，电离电压为800V，光子能量为10.6ev，迁移管温度为室温(28℃)，试剂分子为丙酮，如图3所示为测得的试剂离子O2 -的和CO3 -的离子迁移谱图。

Claims (10)

1.一种真空紫外灯的射频电离激发装置，其特征在于：
包括中空密闭的玻璃腔体(2)，于玻璃腔体(2)的侧壁上设有作为光窗(1)的通孔，通孔内设有透明光窗片，通过透明光窗片将光窗的通孔密封；
于玻璃腔体(2)外壁面上设有2片以上的片状电离电极(4)，于片状电离电极(4)远离玻璃腔体(2)一侧设有绝缘层(3)。
2.根据权利要求1所述的真空紫外灯的射频电离激发装置，其特征在于：
玻璃腔体(2)内充填有惰性气体，电离电极与高压射频电源相连，惰性气体被电离击穿后透过光窗(1)发出特定波长的光。
3.根据权利要求1所述的真空紫外灯的射频电离激发装置，其特征在于：
2片以上的电离电极的相对位置为上下式、前后式或不规则分布。
4.根据权利要求1所述的真空紫外灯的射频电离激发装置，其特征在于：
相邻的电离电极之间间距0.1～10mm，相邻的电离电极之间互相绝缘。
5.根据权利要求1或3所述的真空紫外灯的射频电离激发装置，其特征在于：
电离电极为铜电极、铝电极或不锈钢电极中的一种或二种以上。
6.根据权利要求1所述的真空紫外灯的射频电离激发装置，其特征在于：
电离电极的数量为2～10个，厚度为0.1～3mm。
7.根据权利要求1或3所述的真空紫外灯的射频电离激发装置，其特征在于：
电离电极的外形为弧形、长方形、圆形、正方形或椭圆形。
8.根据权利要求1所述的真空紫外灯的射频电离激发装置，其特征在于：
绝缘层为聚四氟乙烯层或聚酰亚胺层。
9.根据权利要求1或8所述的真空紫外灯的射频电离激发装置，其特征在于：
绝缘层的厚度为0.1～3mm。
10.根据权利要求1所述的真空紫外灯的射频电离激发装置，其特征在于：
电离电极与绝缘层为紧密配合，为镀膜或粘合结构。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108088891A (zh) * 2016-11-21 2018-05-29 中国科学院大连化学物理研究所 一种垂直放置vuv射频灯的离子迁移谱及操作方法
CN110243807A (zh) * 2019-07-10 2019-09-17 浙江农林大学 多功能气体传感器
CN111211037A (zh) * 2018-11-21 2020-05-29 中国科学院大连化学物理研究所 一种高效vuv光电离源及应用
CN111239234A (zh) * 2018-11-29 2020-06-05 中国科学院大连化学物理研究所 一种在线监测氨气的非放射性方法

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