[發明專利]一種環形介質阻擋放電電離裝置

無效

• 申請號: 201210002610.6
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN102522310A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 吳慶浩;程平;黃正旭;高偉;董俊國;周振;傅忠
• 申請（專利權）人: 昆山禾信質譜技術有限公司
• 主分類號: H01J49/12
• 分類號: H01J49/12;H05H1/32
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技術領域

本發明涉及一種電離裝置，特別是涉及一種環形介質阻擋放電電離裝置。

背景技術

等離子體技術被廣泛應用于臭氧發生、環境保護、紡織材料表面處理等領域。實現電離的方式主要包括輝光放電，介質阻擋放電，火花放電等。其中介質阻擋放電具有放電穩定，效率高，能夠避免電極污染等特點，因而成為重要的電離方式之一，被廣泛應用于表面處理，材料制備，材料改性，材料清洗等領域。中國專利CN200810227016.0介紹此種裝置還可以用于質譜領域，作為質譜中的電離源，具有功耗低，電離效率高等優點，且在高氣壓下的電離呈軟電離特性，使其在便攜式質譜中具有重要應用價值。

傳統的介質阻擋放電包括平板式介質阻擋放電、共面式介質阻擋放電、軸心式介質阻擋放電。其中，軸心式介質阻擋放電可以產生離子炬，使用簡便，但存在電極因放電而污染離子源等問題。中國專利CN200810018165.6和CN201010180017.1介紹的軸心式介質阻擋放電裝置，在軸向的中心電極與介質外側的電極之間放電，但由于同軸性難以保證，容易造成局部放電導致過熱，局部過熱則會導致放電不穩定，難以獲得理想的離子流。

發明內容

本發明的目的在于提供一種介質阻擋放電電離裝置，可作為等離子體技術應用，也可以作為質譜的電離源。本發明要解決的技術問題是：現有技術中存在的局部放電與放電不穩定的問題，以及金屬電極與放電區域接觸而造成污染的問題。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

一種環形介質阻擋放電電離裝置，包括絕緣介質腔、放電電極、推斥電極、絕緣介質和供電電源，所述絕緣介質腔一端開口，另一端封閉且在靠近封閉端的側壁上設有氣體入口；所述放電電極為一組環形電極，緊密圍繞在所述絕緣介質腔中部外面，并用所述絕緣介質包敷；所述推斥電極為圓形金屬板，置于所述絕緣介質腔封閉端內部，且位于放電電極上方；所述供電電源為所述放電電極供電。

進一步地，所述絕緣介質腔由玻璃、石英、陶瓷等制作而成，這些材質不但具有良好的隔熱性能，還具有良好的絕緣性能，并且制作加工容易、價格較便宜。由于質譜儀本身含有較多的各種零部件，體積也不會太大，因此要求各部件在滿足功能需要時，體積盡量小，因此，絕緣介質腔內徑小于10mm，長度為20～200mm。

進一步地，所述放電電極的數量為2～100個，電極間距為0.1～10mm，電極寬度為0.1～10mm。放電電極的數量、電極間距、電極寬度可根據所述絕緣介質腔大小、所需電離氣體種類與需要的電極電壓、功率等具體而確定。

進一步地，所述推斥電極位于最上端的放電電極上方5～90mm。所述推斥電極距最上端的放電電極距離應根據絕緣介質腔大小、放電電極總高度等具體情況而確定，一般要求距離不小于5mm，以免推斥電極與放電電極形成相互干擾，而間距太大則推斥電極的電勢損費會加大，這些都會導致推斥電極效果下降。

進一步地，所述推斥電極施加正電壓或負電壓，電壓范圍為-1000～+1000V。電壓過低，則達不到推斥效果，電壓過高，則不但自身功耗增加而且會對引出電子效率產生不利影響。

進一步地，所述絕緣介質為環形中空絕緣材料。

進一步地，所述供電電源為高壓交流電源，頻率為0.6～490kHz，峰值電壓為250～80000V，工作功率為2～50W，交替施加于相鄰的放電電極上。

本發明具有如下優點：

1.由于放電電極均置于放電腔外側，因此避免了在放電過程中金屬電極蒸發或濺射而引起的金屬污染，同時可避免局部放電與放電不穩定現象。

2.在大氣壓下，可以由于空氣中水汽的存在，對樣品檢測時發生質子轉移反應，應用于質譜中時，因而具有很高的靈敏度，并且是一種軟電離源。同時本電離裝置還可以通入工作氣體，應用于表面處理等領域。

3.在低氣壓時，離子與分子反應較少，可以作為一種EI電離源。通過調節峰值的大小可以控制電子能量，從而提高對物種的鑒別能力。此外，由于沒有加熱裝置的存在，比起熱燈絲的EI電離源，本裝置具有很強的耐氧化性。不存在局部過熱、易損部件，因而具有更長的壽命。

4.電離裝置中的電源實際功率在10W左右，整個電離裝置的功耗比較低，有利于應用于便攜式質譜。

5.推斥電極的應用極大地提高了出口處的離子流。當推斥電極為正偏壓時，等離子體中的電子被吸引，從而使大量的正離子在出口處被噴射。反之亦然。