CN209982822U - 一种icp-ms的射频电源pcb布局结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种ICP‑MS的射频电源PCB布局结构，其包括：两片以上的PCB板，任一相邻两片PCB板所在平面之间存在夹角α，所述夹角α满足0<α≤90°；通过将相邻的两PCB板设置为具有一夹角α，并且夹角α在0度到90度范围内越大则越能够抑制板间非必要耦合及电磁干扰，从而减少ICP‑MS的射频电源中信号出现高次谐波或振荡自激，而使信号失真，系统紊乱的不稳定因素。

Description

一种ICP-MS的射频电源PCB布局结构

技术领域

本实用新型涉及质谱分析领域，尤其涉及一种ICP-MS的射频电源PCB布局结构。

背景技术

ICP-MS是电感耦合等离子体质谱仪，是一种将ICP技术（电感耦合等离子体技术）和质谱结合在一起的分析仪器，其主要包括蠕动泵、雾化器、炬管、射频电源、样品锥、截取锥、截取板、离子透镜、四级杆分析器、离子检测器、第一真空室、第二真空室、第三真空室、机械泵、涡轮分子泵。在ICP－MS中，ICP起到离子源的作用，ICP利用在电感耦合线圈上施加的强大功率的高频射频信号在线圈内部形成高温等离子体，并通过气体的推动，保证了等离子体的平衡和持续电离，具体地，电感耦合线圈外接例如频率为27.12MHZ或40.68MHZ 的射频电源，使电感耦合线圈内通有射频电流，从而产生变化的磁场，该变化的磁场再感应出电场，从而使反应腔室内部的反应气体转换为等离子体，所以射频电源在ICP-MS中的主要作用就是产生等离子体输送到炬管中。众所周知，由于现有的射频电源存在众多的电子元器件，多采用PCB（印制电路板，Printed Circuit Board）工艺，元器件分区布局，PCB最少一片，多则两片以上，每片PCB或元器件安装平面（以下统称为PCB）都存在一个与该片PCB平行的电磁场，而现有射频电子产品中的各片PCB通常为平行安装布局，则增大了相互之间不必要的耦合，致使信号失真，系统紊乱。

实用新型内容

本实用新型的目的在于为克服现有射频电源中多片PCB平行安装布局而产生彼此间不必要的耦合导致信号失真和系统紊乱的缺陷而提供一种ICP-MS的射频电源PCB布局结构，其包括：两片以上的PCB板，任一相邻两片PCB板或立体空间中任一相邻三片及三片以上PCB板所在平面之间存在夹角α，所述夹角α满足0<α≤90°。

根据本专利背景技术中对现有技术所述的各片PCB平行安装布局的射频电源，其由于各部分电路及PCB存在不必要的耦合，导致一些不稳定因素，如信号出现高次谐波或振荡自激，如图1所示，各片PCB平行安装布局，增大了相互之间的耦合，并且平行距离越近相互耦合的程度越强，致使信号失真，系统紊乱；而本实用新型公开了一种ICP-MS的射频电源PCB布局结构，其非平行的PCB布局可极大地减小或避免相邻PCB相互之间的耦合及干扰，提高系统稳定性。

另外，根据本实用新型公开的一种ICP-MS的射频电源PCB布局结构还具有如下附件技术特征：

进一步地，所述两片以上的PCB板中至少包括第一PCB板、第二PCB板，所述第一PCB板与所述第二PCB板为相交设置，所述夹角α为所述第一PCB板与所述第二PCB的夹角；

进一步地，所述第一PCB板与所述第二PCB板为共用一条轴线地交叉垂直设置；

进一步地，所述所在平面之间存在夹角α的两片PCB板或立体空间中任一相邻三片及三片以上PCB板间隔一定距离设置；

进一步地，所述所在平面之间存在夹角α的两片PCB板为共用一条轴线地交叉垂直设置；或立体空间中任一相邻三片及三片以上PCB板共用三条或三条以上轴线地交叉垂直设置；

进一步地，所述第一PCB板沿着所述第二PCB板的中垂线方向设置；

进一步地，所述所在立体空间之间存在夹角α的两片PCB板的顶层均具有射频电路，底层均具有焊盘，所述两片PCB板各自的射频电路与各自的焊盘通过线缆电性连接，所述相临两片PCB或立体空间中任一相邻三片及三片以上PCB的焊盘也通过线缆电性连接。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术ICP-MS的射频电源PCB板平行布局的示意图；

图2是本实用新型第一优选实施例的一种ICP-MS的射频电源PCB布局结构示意图；

图3是本实用新型第二优选实施例的一种ICP-MS的射频电源PCB垂直相交布局结构的示意图；

图4是本实用新型第三优选实施例的一种ICP-MS的射频电源PCB垂直且间隔一定距离布局结构的示意图。

图5是本实用新型第四优选实施例的一种ICP-MS的射频电源相邻三片PCB间隔一定距离布局结构的示意图。

图6是本实用新型第五优选实施例的一种ICP-MS的射频电源三片PCB垂直布局结构的示意图。

附图标记说明：

图1至图4中，1、第一PCB板，2、第二PCB板，3、PCB板间的夹角α，4、第一PCB板的侧面；图5至图6中，1是第一PCB板，2是第二PCB板，3是第三PCB板，α两面之间的夹角（分别为α₁、α₂、α₃对应不同的两面组合）

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“横”、“竖”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“联接”、“连通”、“相连”、“连接”、“配合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；“配合”可以是面与面的配合，也可以是点与面或线与面的配合，也包括孔轴的配合，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的构思如下：通过将两片或多片PCB板由传统的平行布局方式改为非平行方式，具体地是使相邻的两PCB板设置为具有一夹角α，并且夹角α在0度到90度范围内越大则能够使得板间耦合及干扰越小，从而减少信号出现高次谐波或振荡自激，而使信号失真，系统紊乱的不稳定因素，另一方面同时结合考虑板间距离对于耦合及干扰影响而将相邻两PCB板间隔一定距离设置，从而进一步减少不必要的耦合，提高ICP-MS的射频电源系统稳定性。

下面将参照附图来描述本实用新型的一种ICP-MS的射频电源PCB布局结构。

图2所示为本实用新型第一优选实施例的一种ICP-MS的射频电源PCB布局结构示意图，在该实施例中，示出了若干PCB板中的相邻的两片PCB板，即第一PCB板1和第二PCB板2，该第一PCB板1与该第二PCB板2为相交设置，公共轴线即为两者相交线，α为第一PCB板1与该第二PCB板2的板间夹角，该实施例中α为锐角，这主要是综合考虑到射频电路中，电感耦合线圈、电容，连接线缆等设置的方便，以及节约空间，并且兼顾最大化的克服板间不必要耦合和干扰问题而设置，将α设置为60°<α<90°时，抗耦合和干扰能力更强。在本实用新型的另外一些实施例中，将第一PCB板1、第二PCB板2间隔一定距离的不相交的方式设置，而该两PCB板所在延伸平面的夹角仍为锐角时，即能进一步减少板间耦合和电磁干扰，相比于现有技术的PCB板平行布局方式，能更好地抑制信号出现高次谐波或振荡自激，减少信号失真，系统紊乱等现象的发生。

图3所示为本实用新型第二优选实施例的一种ICP-MS的射频电源PCB布局结构示意图，相比于第一实施例，该第二实施例将第一PCB板1与第二PCB板2为共用一条轴线地交叉垂直设置，即此时，两PCB板的板间夹角α=90°，在该布局方式下，无论是抑制信号出现高次谐波或振荡自激，还是克服板间非必要耦合和电磁干扰问题与第一实施例相比，都得到质的改善。

图4所示为本实用新型第三优选实施例的一种ICP-MS的射频电源PCB布局结构示意图，在电源系统空间允许的情况下，对上述第二优选实施例的垂直交叉布局方式做进一步改进，将第一PCB板1与第二PCB板2间隔一定距离而不相交地设置，随着板间距离的增大，结合垂直布局方式，综合考虑电源器件结构紧凑等因素，可以将图4中所示的第一PCB板1沿着沿着所述第二PCB板2的中垂线方向设置，与第二PCB板2最接近的第一PCB板1中的侧面4至所述第二PCB板2中心O2的距离为d，优选地，可将该间距d设置为大于等于第一PCB板1的中心O1至该侧面4的距离，这种设置方式下，在兼顾布局空间限制的前提下能最大化地抑制板间耦合和电磁干扰。

图5所示为本实用新型第四优选实施例的一种ICP-MS的射频电源相邻三片PCB间隔一定距离布局结构的示意图，相比于第一实施例，设置第三片PCB板O₃，三片PCB两两相交的夹角分别是α₁、α₂和α₃（α₁、α₂和α₃的范围在0到90°），在该布局方式下，能够应用于更多块PCB板的情形。

图6所示为本实用新型第四优选实施例的一种ICP-MS的射频电源三片PCB垂直布局结构的示意图，相比于第二实施例，设置第三片PCB板O₃，三片PCB两两相交的夹角分别是α₁、α₂和α₃（α₁、α₂和α₃的范围在0到90°），在该布局方式下，能够应用于更多块PCB板的情形，在该布局方式下，无论是抑制信号出现高次谐波或振荡自激，还是克服板间非必要耦合和电磁干扰问题与第一实施例相比，都得到质的改善。

在本实用新型的上述实施例中，所述所在平面之间存在夹角α的两片PCB板的顶层均具有射频电路，底层均具有焊盘，所述两片PCB板各自的射频电路与各自的焊盘通过线缆电性连接，所述两片PCB的焊盘也通过线缆电性连接。

任何提及“一个实施例”、“实施例”、“示意性实施例”等意指结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例中。在本说明书各处的该示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点均落在本领域技术人员的范围之内。

尽管参照本实用新型的多个示意性实施例对本实用新型的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本实用新型原理的精神和范围之内。具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本实用新型的精神。除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种ICP-MS的射频电源PCB布局结构，其特征在于，包括两片以上的PCB板，任一相邻两片PCB板所在平面之间存在夹角α，所述夹角α满足0<α≤90°；所述两片以上的PCB板或立体空间中任一相邻三片及三片以上PCB板中至少包括第一PCB板、第二PCB板，所述第一PCB板与所述第二PCB板为相交设置，所述夹角α为所述第一PCB板与所述第二PCB的夹角或三片及三片以上PCB之间的夹角；所述相邻PCB板为共用一条轴线地交叉垂直设置；所述所在平面之间存在夹角α的两片或立体空间中任一相邻三片及三片以上PCB板间隔一定距离设置。

2.根据权利要求1所述的一种ICP-MS的射频电源PCB布局结构，其特征在于，所述第一PCB板沿着所述第二PCB板的中垂线方向设置或三片及三片以上PCB板相互垂直设置。

3.根据权利要求1所述的一种ICP-MS的射频电源PCB布局结构，其特征在于，所述所在平面之间存在夹角α的两片或立体空间中任一相邻三片及三片以上PCB板的顶层均具有射频电路，底层均具有焊盘，所述两片或立体空间中任一相邻三片及三片以上PCB板各自的射频电路与各自的焊盘通过线缆电性连接，所述两片或立体空间中任一相邻三片及三片以上PCB的焊盘也通过线缆电性连接。

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