[發明專利]離子遷移管信號提取電路、方法以及離子遷移探測器

有效

• 申請號: 201210003936.0
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN102592938A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 張清軍;陳志強;李元景;趙自然;劉以農;曹士娉;鄒湘;李祥華;常建平;董淑強;鄭嚴
• 申請（專利權）人: 同方威視技術股份有限公司;清華大學
• 主分類號: H01J49/02
• 分類號: H01J49/02;H01J49/26;G01N27/62
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 屠長存

技術領域

本發明涉及物質檢測技術領域，具體涉及一種離子遷移管信號提取電路、離子遷移管信號提取方法以及設置該離子遷移管信號提取電路并應用該離子遷移管信號提取方法的離子遷移探測器。

背景技術

使用各種新技術檢測未知物質的類型與種類具有很大的實用價值，例如在目前的安檢市場上，采用離子遷移技術可以檢測出危險品(如爆炸物、毒品)，進而避免危險品流入公共場所。

目前，采用離子遷移技術檢測危險品的離子遷移探測器(或稱離子遷移譜儀)，根據其檢測的離子極性的不同，分為檢測正離子的正模式離子遷移探測器，檢測負離子的負模式離子遷移探測器。上述離子遷移探測器的檢測覆蓋范圍受到了正、負離子模式的限制。但是，由于大部分的分子都具有特定的電親和性，也有少量的分子能同時產生正、負兩種離子。為了拓展離子遷移技術的檢測范圍，發展出了分別帶有正負遷移區的雙模式離子遷移探測器(或稱雙極性IMS)。這種離子遷移探測器體積龐大、檢測物覆蓋面大、分辨能力高，在市場上主要以臺式機的形式出現，其價格較單模式更加昂貴。

現有的雙模式離子遷移探測器主要由離子源、正離子門、負離子門、兩個漂移管(TOF)以及兩個法拉第盤構成，最簡單的構成方式是兩個漂移管位于離子源的兩側，由于正負遷移區的電場方向相同，因此一般情況下離子源的電位為地電位(零電位)。脈沖電壓的幅度是由到達法拉第盤的離子團的電量決定的，一般反映出收集到的離子數量，所以可以通過分析脈動電壓的變化規律判斷出物質的具體類型。為保證法拉第盤與離子源之間具有足夠的電場強度，法拉第盤處于幾千伏(通常為3000V左右)的高電位上，連接于法拉第盤后方的脈動電壓(通常為幾毫伏)的引出電路及脈動電壓的放大電路、模數轉換電路等都懸浮在幾千伏的高電位上。

現有技術中一般使用變壓器將上千伏的高壓變為0電位，即將后方放大整形電路懸浮在上千伏的高壓，在通過隔離器件將放大后的脈沖電信號引出來。由于幾千伏的高電壓對電子器件的抗高壓能力要求非常高，所以變壓器所能選擇的電子器件的范圍比較窄，而且變壓器內的電路以及與其電連接的外圍引出電路也比較復雜，導致法拉第盤上脈動電壓的引出電路的設計以及制造難度比較大，進而為脈動電壓信號的數字化以及后繼處理都帶來了困難。

發明內容

本發明的目的是提出一種離子遷移管信號提取電路、一種設置該離子遷移管信號提取電路的離子遷移探測器以及一種離子遷移管信號提取方法。解決了現有技術中存在的法拉第盤上脈動電壓的引出電路的設計以及制造難度比較大的技術問題。

為實現上述目的，本發明所提供的離子遷移管信號提取電路，包括設置有信號引入端以及信號引出端的隔直通交模塊，其中：

所述信號引入端與離子遷移管內的法拉第盤電連接；

所述隔直通交模塊用于去除由所述信號引入端從所述法拉第盤上引出的電壓中的直流電壓，并將由所述信號引入端從所述法拉第盤上引出的電壓中的脈動電壓從所述信號引出端輸出。

優選地，所述隔直通交模塊包括至少兩個電容，所述電容之間互相串聯或并聯，所述信號引入端與所述電容的正極或負極其中之一電連接，所述信號引出端與所述電容的正極或負極其中另一電連接。

優選地，至少兩個所述電容互相串聯，每個所述電容的容值為5nf～20nf。

本發明實施例提供的離子遷移探測器，包括離子遷移管；

上述本發明實施例提供的離子遷移管信號提取電路，所述離子遷移管信號提取電路內的所述信號引入端與所述離子遷移管內的法拉第盤電連接；

脈動電壓處理電路，所述脈動電壓處理電路與所述信號引出端電連接，所述脈動電壓處理電路用于將所述信號引出端輸出的所述脈動電壓進行放大整形和/或模數轉換。

優選地，所述離子遷移管內還設置有外屏蔽罩以及內屏蔽罩，其中：

所述法拉第盤包括位置相反的第一側以及第二側，所述第一側用于接收離子；

所述外屏蔽罩罩設于所述法拉第盤外，且所述外屏蔽罩內凹的部分與所述法拉第盤的第二側位置相對；

所述法拉第盤通過連接芯線與第一同軸電纜的內芯電連接；

所述內屏蔽罩位于所述外屏蔽罩內，所述內屏蔽罩的內凹的部分與所述法拉第盤的第二側位置相對且罩設于所述連接芯線之外；

所述第一同軸電纜的內芯分別與所述信號引入端以及所述離子遷移管的第一電源端并聯電連接；

所述第一同軸電纜的第一外導體的兩端分別與所述外屏蔽罩以及所述離子遷移管的第二電源端電連接；

所述第一同軸電纜的第二外導體的兩端分別與所述內屏蔽罩以及所述第一電源端電連接。