CN211858580U - 一种高压布局的离子迁移管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种高压布局的离子迁移管，包括漂移管前端组件、两电极均不接参考地的高压漂移电源、离化区、离子控制组件、飘移区和飘移管后端组件，高压漂移电源两个电极的正负极性由外部控制进行变换，离子控制组件包括相互平行的两片耐腐蚀金属栅网，有一片金属栅网接参考地，另一片金属栅网连接离子控制装置，施加所需的离子控制电压，本实用新型彻底改变了传统漂移管的高压布局，有效解决了离子控制组件的控制精度，同时降低了高压源对地的绝对值，有效降低绝缘等级，降低了离子迁移谱仪的生产制造难度。
Description
技术领域
本实用新型涉及测试仪器领域，具体来说是一种高压电源特殊布局的整体式离子迁移管。
背景技术
目前离子迁移谱技术分支较多，但业内使用的漂移时间测量技术的离子迁移管，其基本结构大同小异，都具有长管型的迁移管道，漂移区、离子控制组件、离化区、离子检测电极、高灵敏电流放大器等。漂移管多使用陶瓷与金属间隔焊接构成，漂移管的环形电极上通过均压电阻，将高压电场均匀的施加在漂移管上，形成轴向的均匀电场。离子控制组件需要数十至一千伏特的关门电压，常规的做法是从分压电阻获得，由于离子控制组件在漂移管的2/3位置，电压较高，通常在1-2kV，并且分压电阻的阻值较大，通常在15-50MΩ，由于离子控制组件存在的分布电容，导致离子控制出现延迟特性，不利于漂移管的信号峰形，降低分辨率，发明专利201410773280.x公开了一种新的尝试，另外增加了一组分压电阻，将离子控制组件的两个栅网电极分开，单独控制附加的电阻网来实现离子的控制，该方法能改善离子控制的延迟现象，并减少离子控制时关门电压的波动对于检测放大器的信号干扰，但存在显著的两个弊端：1.另增设的一组分压电阻明显增加了高压电源的负荷，对高压电源的稳定带来不利；2.由于控制特性不佳，额外增加了辅助高压脉冲电压，增加了系统方案实现的复杂性。
发明内容
本实用新型的目的在于针对上述现有技术中存在的不足，提供一种高压布局的整体式离子迁移管，彻底改变了传统漂移管的高压布局，有效解决了离子控制组件的控制精度，同时降低了高压源对地的绝对值，有效降低绝缘等级，降低了离子迁移谱仪的生产制造难度。
本实用新型实现技术方案：一种高压布局的离子迁移管，包括漂移管前端组件、两电极均不接参考地的高压漂移电源、离化区、离子控制组件、飘移区和飘移管后端组件；
所述高压漂移电源两个电极均不接参考地，两个电极的正负极性由外部控制进行变换；
所述离子控制组件，包括相互平行的两片耐腐蚀金属栅网，金属栅网的中间有绝缘片隔开，绝缘片的厚度在0.5-2mm，两片金属栅网的位置交错，装配时使得金属栅网相互平行，最终形成加倍密度的平行金属栅网，金属栅网平面垂直于漂移管的轴向；其显著特点为离子控制组件有一片金属栅网接参考地，另一片金属栅网连接离子控制装置，施加所需的离子控制电压。
所述两电极均不接参考地的高压漂移电源输出电压的两个电极与低压侧电气隔离，并且输出极性可控；一端电极与漂移管前端组件电联接，另一端电极与飘移管后端组件电联接、输出电压±2.5kV至±4.5kV可调节。
所述飘移管后端组件，由离子接收电极、隔离的放大电路及隔离的电源变换器组成，所述的隔离的放大电路使用A7840光电隔离型或AMC1200电容隔离型的隔离放大器；隔离的电源变换器使用0.5W DC/DC模块，输入与输出间隔离电压大于3kV。
所述的隔离的放大电路优先使用AMC1200电容隔离型的隔离放大器。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型总体结构示意图。
图2为本实用新型电气连接示意图。
图中标注为：1-漂移管前端组件，2-离化区，3-离子控制组件，4-飘移区，5-飘移管后端组件，10-高压漂移电源。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
图1所示，高压漂移电源10两个电极均不接参考地，两个电极的正负极性可以由外部控制进行变换，高压漂移电源10输出电压的两个电极101、102与低压侧电气隔离，一端电极101与漂移管前端组件1电联接，另一端电极102与飘移管后端组件5电联接；漂移管的分压电阻网络与两个电极101、102相连，见图2，离子控制组件3的金属栅网301或302，优先选择302，与系统参考地GND相连；由于GND电位为0V，电极102的电位下降，Ub-GND=2/3U，同样另一端电极101的电压也下降为GND-Ua=-1/3U，有效降低了设备的绝缘要求；
离子控制组件3的金属栅网302与参考地相连，离子控制只需在另一金属栅网301上施加几十伏特的控制电压，即可实现离子的控制；
由于离子控制组件3与参考地连接，导致飘移管后端组件5的电位抬升为2/3U，离子接收电极501、隔离的放大电路503的输入侧电位为2/3U，因此需要隔离放大，隔离放大器的电源需要分开，高压侧供电的电源A5V和A0V由隔离的电源变换器502提供，低压侧的供电由系统提供共地的电源D5V及GND；隔离放大器的信号由OUT输出接到系统测量端；
所述的隔离放大器使用A7840光电隔离型或AMC1200电容隔离型，优先使用AMC1200；隔离的电源变换器使用0.5W DC/DC模块，输入与输出间隔离电压应大于2/3U，一般为2-3kV。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种高压布局的离子迁移管，其特征在于，包括漂移管前端组件（1）、高压漂移电源（10）、离化区（2）、离子控制组件（3）、飘移区（4）和飘移管后端组件（5）；
所述高压漂移电源（10）包括两个不接参考地的电极（101、102），所述两个电极（101、102）的正负极性由外部控制进行变换；
所述离子控制组件（3）包括相互平行的两片耐腐蚀金属栅网（301、302），所述金属栅网的中间有绝缘片隔开，绝缘片的厚度为0.5-2mm，两片金属栅网（301、302）的位置交错，装配时使得金属栅网相互平行，最终形成加倍密度的平行金属栅网，所述的金属栅网（301、302）平面垂直于漂移管的轴向；离子控制组件（3）其中的一片金属栅网（301或302）接参考地，另一片金属栅网（302或301）连接离子控制装置，施加所需的离子控制电压。
2.根据权利要求1所述高压布局的离子迁移管，其特征在于，所述高压漂移电源（10）输出电压的两个电极（101、102）与低压侧电气隔离，并且输出极性可控；一端电极（101）与漂移管前端组件（1）电联接，另一端电极（102）与飘移管后端组件（5）电联接，所述输出电压为±2.5kV至±4.5kV。
3.根据权利要求1所述高压布局的离子迁移管，其特征在于，所述飘移管后端组件（5）由离子接收电极（501）、隔离的放大电路（503）及隔离的电源变换器（502）组成，所述隔离的放大电路（503）使用A7840光电隔离型或AMC1200电容隔离型的隔离放大器；隔离的电源变换器（502）使用0.5W DC/DC模块，输入与输出间隔离电压大于3kV。
4.根据权利要求3所述高压布局的离子迁移管，其特征在于，所述隔离的放大电路（503）使用AMC1200电容隔离型的隔离放大器。
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