[發(fā)明專利]用于離子遷移率譜儀的微機(jī)電表面離化源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610012042.2
• 申請(qǐng)日: 2006-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN101082601A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何秀麗;郭會(huì)勇;高曉光;李建平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01N27/64
• 分類號(hào): G01N27/64;H01J49/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 周國(guó)城

1、一種用于離子遷移率譜儀的微機(jī)電表面離化源，為微機(jī)電熱板陣列式表面離化源，包括基板、離化材料層、絕緣層、加熱層和電極壓焊塊；其特征在于：表面離化源的微熱板陣列采用離化材料層、絕緣層和加熱層層疊結(jié)構(gòu)，即在單晶硅基板一側(cè)表面上，用微機(jī)電加工工藝順序制備陣列排布的加熱層、絕緣層和離化材料層；基板表面上還設(shè)有電極壓焊塊，電極壓焊塊與加熱層電連接；表面離化源的微熱板陣列采用4.8～5.2V的電源進(jìn)行加熱，微熱板溫度在300℃～700℃之間。

2、如權(quán)利要求1所述的表面離化源，其特征在于：所述用微機(jī)電加工工藝，是采用濺射金屬加熱薄膜或多晶硅平面工藝制備加熱層，采用濕法腐蝕、深刻蝕的體硅工藝進(jìn)行結(jié)構(gòu)釋放。

3、一種使用如權(quán)利要求1所述的表面離化源的離子遷移率譜儀，包括一漂移管；其特征在于：漂移管含有離子控制柵，表面離化源，加熱引線，表面離化源固定管座，法拉第盤，進(jìn)氣口，出氣口，形成漂移電場(chǎng)的漂移環(huán)、絕緣環(huán)和電源模塊；其中，漂移管內(nèi)腔為離子漂移區(qū)，漂移管一端以表面離化源固定管座封閉，表面離化源固定管座中心設(shè)有一進(jìn)氣口，微機(jī)電熱板陣列式表面離化源固接在進(jìn)氣口內(nèi)端，表面離化源電極壓焊塊和加熱引線電連接從固定管座里引出；表面離化源的離子控制柵緊貼固定管座內(nèi)表面，確保表面離化源與離子控制柵平行設(shè)置，兩平面中心軸與漂移管的軸線重合；漂移管另一端的封閉面內(nèi)側(cè)，與表面離化源與離子控制柵相對(duì)位置處，設(shè)置法拉第盤；在法拉第盤四周設(shè)有出氣口，法拉第盤的信號(hào)線由中心伸出；電源模塊產(chǎn)生漂移電場(chǎng)，其輸出高端與離子控制柵、漂移區(qū)內(nèi)漂移環(huán)連接，輸出低端與漂移管外殼相連并接地。

4、如權(quán)利要求3所述的離子遷移率譜儀，其特征在于：所述進(jìn)氣口，為方形或圓形，進(jìn)氣口、表面離化源與離子控制柵，三者相適配。

5、如權(quán)利要求3所述的離子遷移率譜儀，其特征在于：通過微機(jī)電加工工藝制備離子控制柵，減小表面離化源熱板陣列與離子控制柵之間的距離，即降低形成誘導(dǎo)電場(chǎng)的電壓，有利于電路簡(jiǎn)化和集成。

6、如權(quán)利要求3所述的離子遷移率譜儀，其特征在于：所述電源模塊，還包括產(chǎn)生穩(wěn)定表面離化源誘導(dǎo)電場(chǎng)所需的第二電源模塊，產(chǎn)生調(diào)制表面離化源溫度所需的脈沖加熱第三電源模塊；

在為漂移區(qū)產(chǎn)生漂移電場(chǎng)所需的電源模塊輸出端與離子控制柵和漂移區(qū)內(nèi)漂移環(huán)電連接的同時(shí)，第二電源模塊的輸出低端疊加在電源模塊的輸出高端上，其輸出高端與表面離化源的一加熱引線相連；第三電源模塊的輸出端與表面離化源的加熱引線電連接。

7、如權(quán)利要求3所述的離子遷移率譜儀，其特征在于：所述電源模塊，還包括產(chǎn)生調(diào)制表面離化源誘導(dǎo)電場(chǎng)所需的脈沖第四電源模塊，產(chǎn)生穩(wěn)定表面離化源溫度所需的加熱第五電源模塊；

在為漂移區(qū)產(chǎn)生漂移電場(chǎng)所需的電源模塊輸出端與離子控制柵和漂移區(qū)內(nèi)漂移環(huán)電連接的同時(shí)，第四電源模塊的輸出低端疊加在電源模塊的輸出高端上，其輸出高端與表面離化源的一加熱引線相連；第五電源模塊的輸出端與表面離化源的加熱引線電連接。

8、一種如權(quán)利要求3或6所述的離子遷移率譜儀工作方式，其特征在于：通過對(duì)表面離化源溫度的“調(diào)制”來實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)分子表面離化過程的控制，以產(chǎn)生在時(shí)間上經(jīng)過“調(diào)制”的產(chǎn)物離子團(tuán)，并注入漂移區(qū)的方法；其流程是：

由第二電源模塊產(chǎn)生恒定電壓疊加在電源模塊的輸出高端，并連接在表面離化源的一加熱引線上，使得在表面離化源的離子控制柵和微熱板陣列式表面離化源之間形成穩(wěn)定的誘導(dǎo)電場(chǎng)，保證微熱板陣列式表面離化源上所吸附的活化基團(tuán)可以迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物離子，并同時(shí)在誘導(dǎo)電場(chǎng)作用下進(jìn)入漂移區(qū)；

同時(shí)，通過第三電源模塊輸出方波、三角波、鋸齒波或正弦波加熱波形，對(duì)微熱板陣列式表面離化源的溫度進(jìn)行調(diào)制，當(dāng)微熱板陣列式表面離化源的溫度達(dá)到待測(cè)有機(jī)分子的活化溫度時(shí)，有機(jī)分子被活化并在誘導(dǎo)電場(chǎng)作用下形成產(chǎn)物離子進(jìn)入漂移區(qū)；當(dāng)微熱板陣列式表面離化源的溫度低于待測(cè)有機(jī)分子的活化溫度時(shí)，有機(jī)分子不能被活化，從而也不會(huì)有離子進(jìn)入漂移區(qū)，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入漂移區(qū)離子的“調(diào)制”。

9、如權(quán)利要求8所述的離子遷移率譜儀工作方式，其特征在于：表面離化源的熱板陣列溫度能快速調(diào)制，以微機(jī)電工藝制備的微型熱板陣列熱容小，滿足溫度快速調(diào)制的要求；采用溫度調(diào)制方法降低了表面離化源的加熱功率，延長(zhǎng)了表面離化源的壽命。

10、一種如權(quán)利要求3或7所述的離子遷移率譜儀工作方式，其特征在于：是通過控制表面離化源的誘導(dǎo)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)分子表面離化過程的控制以產(chǎn)生在時(shí)間上經(jīng)過“調(diào)制”的產(chǎn)物離子團(tuán)并注入漂移區(qū)的方法；其流程是：

由第五電源模塊輸出恒定的加熱電壓，使表面離化源的熱板陣列處于恒定的離化溫度，表面離化材料具有穩(wěn)定的催化活性，將待檢測(cè)的有機(jī)分子轉(zhuǎn)變?yōu)槲皆诒砻骐x化源熱板陣列離化材料表面上的活性基團(tuán)；

由第四電源模塊產(chǎn)生電壓脈沖直接疊加在電源模塊的輸出端，并連接在表面離化源的一加熱引線上，當(dāng)電源模塊產(chǎn)生電壓脈沖時(shí)，在表面離化源的離子控制柵和微熱板陣列式表面離化源之間形成誘導(dǎo)電場(chǎng)，將表面離化源熱板陣列離化材料表面上的活性基團(tuán)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物離子，同時(shí)產(chǎn)物離子在誘導(dǎo)電場(chǎng)作用下注入漂移區(qū)；在電源模塊不輸出電壓脈沖時(shí)，表面離化源的離子控制柵和微熱板陣列式表面離化源等電勢(shì)，不存在誘導(dǎo)電場(chǎng)，活性基團(tuán)不能轉(zhuǎn)化成離子，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入漂移區(qū)離子的“調(diào)制”。