[發明專利]一種適用于高場不對稱波形離子遷移管的小型化測控系統

有效

• 申請號: 201210130541.7
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102636555A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 王煥欽;陳然;劉友江;孔德義;陳池來;王電令;趙聰;高鈞;殷世平
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 奚華保

1.一種適用于高場不對稱波形離子遷移管的小型化測控系統，包括人機交互模塊（1）、上位機系統（2），其特征在于：所述上位機系統（2）與測量控制電路模塊（31）相連接；所述測量控制電路模塊（31）由若干個子模塊構成，所述子模塊包括常壓解吸附載氣流速控制電路模塊（3）、常壓解吸附激勵電路模塊（4）、溫度控制電路模塊（5）、射頻高壓產生電路模塊（6）、離子電荷檢測電路模塊（7）、直流偏轉電壓產生電路模塊（8）和遷移管載氣流速控制電路模塊（9）；所述測量控制電路模塊（31）的各子模塊分別與常壓解吸附離子源和高場不對稱波形離子遷移管中相對應的器件連接；所述人機交互模塊（1）通過上位機系統（2）實現對測控系統的操作，并觀察檢測結果。

2.根據權利要求1所述的適用于高場不對稱波形離子遷移管的小型化測控系統，其特征在于：所述常壓解吸附載氣流速控制電路模塊（3）與常壓解吸附離子源中的常壓解吸附載氣發生器相連，所述常壓解吸附激勵電路模塊（4）與常壓解吸附離子源中的常壓解吸附激勵相連；溫度控制電路模塊（5）與高場不對稱波形離子遷移管中的溫度調節執行器相連；所述射頻高壓產生電路模塊（6）與高場不對稱波形離子遷移管中的遷移區分離電極相連；所述離子電荷檢測電路模塊（7）與高場不對稱波形離子遷移管中上、下兩個檢測電極中的任意一個相連，直流偏轉電壓產生電路模塊（8）與高場不對稱波形離子遷移管中剩余的另外一個檢測電極相連，遷移管載氣流速控制電路模塊（9）與遷移管分離載氣發生器相連。

3.根據權利要求1所述的適用于高場不對稱波形離子遷移管的小型化測控系統，其特征在于：所述的射頻高壓產生電路模塊（6）包括射頻高壓幅度調節電路（10）、直流掃描電壓產生電路（11）和射頻升壓電路（12）；所述的射頻升壓電路（12）包括振蕩器（63）、分頻電路（64）、驅動電路Ⅰ（65）、反激開關電路（66）和高頻功率升壓變壓器（67）；所述的射頻高壓幅度調節電路（10）由數模轉換電路Ⅰ（60）、放大電路Ⅰ（61）和驅動電路Ⅱ（62）構成；所述直流掃描電壓產生電路（11）由數模轉換電路Ⅱ（68）和放大電路Ⅱ（69）構成；所述振蕩器（63）產生初始標準振蕩信號，所述上位機系統（2）控制分頻電路（64）進行分頻，得到合適頻率的方波信號，所述方波信號依次經過驅動電路Ⅰ（65）、反激開關電路（66）、高頻功率升壓變壓器（67）產生波形不對稱的射頻高壓信號；來自于上位機系統（2）的信號經過數模轉換電路Ⅰ（60）、放大電路Ⅰ（61）、驅動電路Ⅱ（62）加載到高頻功率升壓變壓器（67）的初級線圈上來控制波形不對稱射頻高壓信號的幅度；來自于上位機系統（2）的信號經過數模轉換電路Ⅱ（68）和放大電路Ⅱ（69）后，產生直流掃描電壓，并直接加載到高頻功率升壓變壓器（67）的次級線圈上，與波形不對稱射頻高壓信號疊加，然后輸出至高場不對稱波形離子遷移管中遷移區的分離電極。

4.根據權利要求3所述的適用于高場不對稱波形離子遷移管的小型化測控系統，其特征在于：所述的高頻功率升壓變壓器（67）的磁芯為P型、環型、RM型、PQ型、EE型、EI型、EP型、EC型、ETD型或EER型；所述的高頻功率升壓變壓器（67）的磁芯材料為錳-鋅鐵氧體磁芯、鎳-鋅鐵氧體磁芯、銅-鋅鐵氧體磁芯、鐵粉芯、鐵硅鋁粉芯、高磁通量粉芯或坡莫合金粉芯；所述的高頻功率升壓變壓器（67）的初次級線圈匝數比范圍為1:4?~?1:20。

5.根據權利要求1所述的適用于高場不對稱波形離子遷移管的小型化測控系統，其特征在于：所述的離子電荷檢測電路模塊（7）包括精密溫度補償電路（13）和電荷檢測放大電路（14）；所述的精密溫度補償電路（13）包括高精度溫度傳感器（74）和多級精密分壓電路（75）；所述的電荷檢測放大電路（14）包括超低噪聲電流放大電路（71）、電壓放大電路（72）和雙向接口電路（73）；來自于高場不對稱波形離子遷移管中的檢測電極的微弱電荷信號依次經過超低噪聲電流放大電路（71）、電壓放大電路（72）、雙向接口電路（73）輸入上位機系統（2）；來自于高精度溫度傳感器（74）的信號經過雙向接口電路（73）輸入到上位機系統（2），由上位機系統（2）發出的溫度控制信號經過雙向接口電路（73）和多級精密分壓電路（75）后加載到超低噪聲電流放大電路（71），進行溫度補償；所述超低噪聲電流放大電路（71）的輸入偏置電流低于25fA，噪聲水平低于50?nV·Hz^-1/2?1?kHz，輸入阻抗高于1?TΩ。