CN221102010U - 一种基于tgv技术的真空紫外灯电离装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于TGV技术的真空紫外灯电离装置，该装置包括平行设置的第一基板与第二基板；所述第一基板上安装有真空紫外灯；所述第一基板的外表面设置有第一牵引电极和第一焊盘，内表面设置有第二牵引电极；所述第二牵引电极通过第一TGV穿孔与所述第一焊盘相连；所述第二基板的内表面设置有第三牵引电极；所述第三牵引电极通过TGV穿孔与所述焊盘相连；所述第一牵引电极、所述第二牵引电极和所述第三牵引电极上施加的电压依次减少。本实用新型在真空紫外灯和离子检测分析区域接口装置纵向施加离子牵引电极，将囚禁在接口装置中的离子牵引至离子传输区域中，不仅提高了离子检测分析区域的检测灵敏度，还实现了接口装置的集成化制造。
Description
技术领域
本实用新型涉及样品电离技术领域，具体涉及一种基于TGV技术的真空紫外灯电离装置。
背景技术
质谱、色谱、离子迁移谱等常用的离子检测分析区域使用过程中，需要将待测样品电离成离子形态才能被其分析器分离检测，形成的离子谱图区分样品的种类和浓度。离子源的作用就是将样品电离成离子形态，现有的离子源主要有放射源、电晕放电离子离源(Corona Discharge,CD)、真空紫外离子源(Ultraviolet Lamp,UV)等，不同的离化方式获取的谱图往往差异较大，因此，选择合适的离子源在可以提高离子检测分析区域的检测能力。放射源使得高能电子与氮气和氧气碰撞产生正负反应离子，正负反应离子与待测样品发生复杂的离子化过程产生丰富的待测物离子，具有离化效率高、持久耐用、工作稳定等特点，但是存在一定的辐射安全隐患，受政府严格管控，目前仅有少数特殊实验室检测机构用于毒害危险品的检测。电晕放电离子源是利用在小曲率半径的针尖和金属基板之间施加高电压，产生的高电场导致针尖表面的聚集的电子，样品被放电区的大量电子电离成离子。电晕放电离子源离子效率和产物更加丰富，然而离子源工作长时间在现场环境中，针尖易受空气中的水气和氧气影响发生腐蚀和氧化现象，使用寿命有限。
真空紫外灯是一种常见的软电离离子源，离子产物洁净，且离子浓度与样品呈现线性关系，结合质谱、色谱、离子迁移谱等分析技术可用于样品的精准区分和定量。由于真空紫外灯属于独立的模块，在应用于质谱、色谱、离子迁移谱等技术前端时，为了实现无漏气组装，需要利用特殊的装置将紫外灯固定到离子检测分析区域的基板上。现阶段，使用的基板具有一定的厚度，导致水平方向的气流无法带走基板通孔中的部分离子，最终因离子间复合等效应而湮灭，导致真空紫外灯对待测样品的电离效率有限，限制分析技术在低浓度样品检测的应用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于TGV技术的真空紫外灯电离装置，该装置能够解决现有技术中的不足，在真空紫外灯和离子检测分析区域接口装置纵向施加离子牵引电极，将囚禁在接口装置中的离子牵引至离子检测分析区域中，不仅提高了离子检测分析区域的检测灵敏度，还实现了接口装置的集成化制造。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
一种基于TGV技术的真空紫外灯电离装置，其特征在于，该装置包括平行设置的第一基板与第二基板；
所述第一基板上安装有真空紫外灯；
所述第一基板的外表面设置有第一牵引电极和第一焊盘，内表面设置有第二牵引电极；所述第二牵引电极通过第一TGV穿孔与所述第一焊盘相连；
所述第二基板的内表面设置有第三牵引电极，外表面设置有第二焊盘；所述第三牵引电极通过第二TGV穿孔与所述第二焊盘相连；
所述第一牵引电极、所述第二牵引电极和所述第三牵引电极上施加的电压依次减少。
进一步的，所述第一基板和所述第二基板均为玻璃材质。
进一步的，所述第一基板上开设有接口；
所述真空紫外灯安装在所述接口处。
进一步的，所述第一牵引电极与所述第二牵引电极，用于在所述接口处形成电场。
进一步的，所述第二牵引电极与所述第三牵引电极，用于在所述第一基板与所述第二基板之间形成电场。
进一步的，所述第一基板与所述第二基板之间设置有隔板；
所述第一基板、第二基板与所述隔板围成腔体；
所述腔体上开设有进样口、进气口和出气口。
进一步的，所述第一牵引电极、所述第二牵引电极和所述第三牵引电极均为平面金属电极。
进一步的，所述第一牵引电极、所述第二牵引电极和所述第三牵引电极均为环状。
和现有技术相比，本实用新型的优点为：
(1)本实用新型采用玻璃基板制作真空紫外灯电离装置，利用玻璃晶圆的高精度和高绝缘性，在相邻的两个牵引电极之间形成均匀的电场分布，牵引离子引出被囚禁区域。通过在第一基板的上下表面和对应的第二基板增加离子牵引电极，实现了纵向电场，通过纵向电场的改变，将接口处被囚禁的离子牵引至水平方向离子牵引区，进一步提高真空紫外灯的电离效率，拓展其使用领域。
(2)本实用新型采用玻璃金属穿孔工艺(TGV)解决了背面电极垂直引出的困难问题，实现了真空紫外灯电离装置的高集成。利用玻璃金属穿孔工艺(Through Glass Via，TGV)技术实现玻璃基板电极的垂直引出，解决了对电极引出困难问题，实现真空紫外灯电离装置的集成制造。
附图说明
图1是本实用新型中电离装置的结构示意图；
图2是本实用新型中牵引电极与紫外灯、第一基板的结构示意图；
图3是本实用新型的工作原理图。
其中：
1、电离装置，2、第一基板，3、第一焊盘，4、真空紫外灯，5、第一牵引电极，6、囚禁在接口处的离子，7、第二牵引电极，8、横向气流，9、第三牵引电极，10、第二基板，11、第一TGV穿孔。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
真空紫外灯是利用直接发射的高能光子对样品进行电离，并没有复杂的电荷传递交换过程，因此产生的离子产物单一，同时被真空紫外灯电离后的离子浓度和样品浓度呈线性关系，特别适用于样品的定量，结合离子检测分析区域，广泛的应用于毒害气体的现场检测。真空紫外灯是独立的模块，应用于质谱、色谱、离子迁移谱等离子检测分析区域中，需要利用特定厚度的接口装置将真空紫外灯固定至离子检测分析区域进样口前段，由于接口装置的基板厚度存在，部分被电离的样品离子囚禁在纵向接口装置区域，因离子间复合作用而湮灭，导致离子检测分析区域的灵敏度下降，无法检测较低浓度的样品。
如图1所示的一种基于TGV技术的真空紫外灯电离装置，该电离装置1包括平行设置的第一基板2与第二基板10；所述第一基板2上安装有真空紫外灯4；所述第一基板2上开设有接口；所述真空紫外灯4安装在所述接口处。真空紫外灯4，用于待测中性样品的电离。
所述第一基板2的外表面设置有第一牵引电极5和第一焊盘3，内表面设置有第二牵引电极7；所述第二牵引电极7通过第一TGV穿孔11与所述第一焊盘3相连。所述第二基板10的内表面设置有第三牵引电极9，外表面设置有第二焊盘。第三牵引电极通过第二TGV穿孔与所述第二焊盘相连。所述第一牵引电极5、所述第二牵引电极7和所述第三牵引电极9上施加的电压依次增加或者依次减少。所述第一牵引电极5与所述第二牵引电极7，用于在所述接口处形成电场。所述第二牵引电极7与所述第三牵引电极9，用于在所述第一基板2与所述第二基板10之间形成电场。焊盘，用于焊接引线，通过焊盘像电极施加电压。
如图3所示，第一牵引电极、第二牵引电极和第三牵引电极形成的电场梯度除了在电极垂直方向，在缺口处也存在电场梯度，水平方向叠加为零电场，垂直方向的电场可以将离子牵引。只有三个电极形成的梯度电场才能将离子牵引至两个基板中间，第一牵引电极和第二牵引电极仅仅只能牵引到第二牵引电极水平方向。
本实用新型在真空紫外灯和质谱、色谱和离子迁移谱离子检测分析区域接口装置中施加纵向电压，形成的电场分布解决了接口装置纵向区域离子囚禁损耗问题，提高真空紫外灯电离的离子损耗问题。
进一步的，所述第一基板2和所述第二基板10均为玻璃材质，具有绝缘性能。所述第一基板2与所述第二基板10之间设置有隔板；所述第一基板2、第二基板10与所述隔板围成腔体；所述腔体上开设有进样口、进气口和出气口。进气口用于向腔体内通入载气，使离子随载气一同运动。
进一步的，所述第一牵引电极5、所述第二牵引电极7和所述第三牵引电极9均为平面金属电极。如图2所示，所述第一牵引电极5和所述第二牵引电极7均为环状，这样可以形成均匀的等梯度电场分布。通过设置第一牵引电极5、第二牵引电极7和第三牵引电极9三个电极，并在三个电极上施加递减的直流电压，能够形成电场差，将离子从高电场快速牵引至低电场，从而将接口处被囚禁的离子快速的牵引到第一基板与第二基板之间。
本实用新型所述电离装置的工作原理为：
真空紫外灯4将中性待测样品电离成离子，由于基板具有一定的厚度，导致部分离子永久的囚禁在接口处的电离区域，即图1中离子6所在的位置处。为了将囚禁在接口处的离子牵引出去，首先在第一基板2正面的第一牵引电极5上施加高电压，通过玻璃金属穿孔(TGV穿孔)11在第一基板2背面的第二牵引电极7施加低电压，第一牵引电极5与第二牵引电极7形成的纵向电场，将囚禁离子引出第一基板2的接口处的位置。随后在第二基板10表面的第三牵引电极9施加更低电压，第一基板2上的第二牵引电极7和第二基板10上的第三牵引电极9形成的电场，将进一步地将离子6牵引至第一基板2与第二基板10之间的区域中，并被横向气流8牵引至离子传输区域中。
综上所述，本实用新型通过在真空紫外灯在第一基板上的接口处增加多级离子牵引电极，利用第一牵引电极与第二牵引电极之间形成的均匀电场将接口区域中囚禁的离子牵引至离子检测分析区域中，解决了囚禁离子损耗的问题，提高了离子检测分析区域的灵敏度。
以上所述实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于TGV技术的真空紫外灯电离装置，其特征在于，该装置包括平行设置的第一基板(2)与第二基板(10)；
所述第一基板(2)上安装有真空紫外灯(4)；
所述第一基板(2)的外表面设置有第一牵引电极(5)和第一焊盘(3)，内表面设置有第二牵引电极(7)；所述第二牵引电极(7)通过第一TGV穿孔(11)与所述第一焊盘(3)相连；
所述第二基板(10)的内表面设置有第三牵引电极(9)，外表面设置有第二焊盘；所述第三牵引电极(9)通过第二TGV穿孔与所述第二焊盘相连；
所述第一牵引电极(5)、所述第二牵引电极(7)和所述第三牵引电极(9)上施加的电压依次减少。
2.根据权利要求1所述的电离装置，其特征在于，
所述第一基板(2)和所述第二基板(10)均为玻璃材质。
3.根据权利要求1所述的电离装置，其特征在于，
所述第一基板(2)上开设有接口；
所述真空紫外灯(4)安装在所述接口处。
4.根据权利要求3所述的电离装置，其特征在于，
所述第一牵引电极(5)与所述第二牵引电极(7)，用于在所述接口处形成电场。
5.根据权利要求1所述的电离装置，其特征在于，
所述第二牵引电极(7)与所述第三牵引电极(9)，用于在所述第一基板(2)与所述第二基板(10)之间形成电场。
6.根据权利要求1所述的电离装置，其特征在于，
所述第一基板(2)与所述第二基板(10)之间设置有隔板；
所述第一基板(2)、第二基板(10)与所述隔板围成腔体；
所述腔体上开设有进样口、进气口和出气口。
7.根据权利要求1所述的电离装置，其特征在于，
所述第一牵引电极(5)、所述第二牵引电极(7)和所述第三牵引电极(9)均为平面金属电极。
8.根据权利要求1所述的电离装置，其特征在于，
所述第一牵引电极(5)、所述第二牵引电极(7)和所述第三牵引电极(9)均为环状。
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