[實用新型]一種基于VUV燈電離源的靜電透鏡裝置

有效

• 申請號: 201220664219.8
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN202948899U
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 李海洋;趙無垛;陳平;花磊;陳文東
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01J49/06
• 分類號: H01J49/06;H01J49/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本實用新型主要涉及質譜領域中的電離源離子的聚焦和離子束的調節。

背景技術

隨著社會的發展，便攜式現場快速檢測越來越迫切。質譜是一種常見的檢測儀器，被廣泛應用于環境的檢測。

由于質譜的檢測器和分析器對真空要求較高，而真空的獲得一般是通過體積較大的分子泵獲得的，這限制了便攜式質譜的發展。為了縮小質譜的體積，將電離區和分析器做在一個腔體內，雖然可以減小分子泵的數目，從而減小質譜儀的體積，但為了保持腔體的高真空，樣品的進樣量會大大減小，從而限制了儀器的靈敏度。

如果將電離區和分析器分開，雖然可以提高一起的靈敏度，但需要一個與電離源相匹配的靜電透鏡裝置，將電離區產生的離子傳輸到真空室中進行檢測。

靜電透鏡，是一種電子透鏡，一般是由中心開孔金屬薄板或圓筒電極構成，在金屬板或圓筒中施加一定的電位，就能夠影響離子在透鏡中的運動軌跡。在靜電透鏡的電極上面施加特定的電勢時，可以把分散的離子或電子聚焦到特定的位置或整成一定形狀。

通常離子源產生的離子流，不像激光那樣是一個點電離源，激光電離時離子產生于激光焦點，離子流的強度高，空間分散小。對于大多數離子源，離子產生時的空間分散比較大，離子流比較弱，例如VUV燈電離源、化學電離源、以及輝光放電電離源。弱的離子流和大的空間分散給離子的檢測造成了一定的困難。當將化學電離源、VUV燈電離源、以及輝光放電電離源同靜電透鏡結合起來時就可以減小空間分散和提高離子流的強度。

本實用新型的主要目的是提供一種靜電場透鏡裝置，對空間分散大的離子進行聚焦調節，形成高密度的離子流。同時，在離子的傳導過程中添加了一個skimmer電極，將電離區分為上下兩部分，通過skimmer的小孔的流阻提高了電離區上端的氣壓，增加在電離區被電離的分子或原子數目，提高儀器的靈敏度。

通過skimmer小孔的氣體和真空室內被分子泵排出的氣體相同，有以下近似計算公式：

Q=P₁*U₁=P₂*U₂

P₁為真空室的壓強，U₁可近似為真空室分子泵的流導。P₂為電離區上端的壓強，U₂為skimmer的流導。U₁的值要大于U₂的值，所以電離區的壓強P₂要大于真空室的壓強P₁。通過控制skimmer錐形孔的尺寸，在電離區即使不添加抽氣的真空泵，也可以使電離區的壓強高于腔體1~3數量級左右，大大縮小了裝置的體積。

本實用新型結構簡單，體積小，加工裝配方便，可靠性高，成本低。

實用新型內容

本實用新型的目的是在于提供一種基于VUV燈電離源的靜電透鏡裝置，其作用是對電離區的離子進行收集和整形，同時提高電離區的壓強，提高電離區離子的產生數目，從而提高儀器的靈敏度。

為了實現以上目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種差分式電離區裝置包括電離區筒，蓋板，電離區，離子聚焦透鏡，skimmer電極和離子傳導透鏡。

所述的電離區筒為二端開口的中空筒狀結構，電離區筒內沿軸向依次設置有離子聚焦透鏡、skimmer電極、離子傳導透鏡和整形電極；

所述的電離區筒的中部徑向設有中部帶有通孔的隔板，隔板將電離區筒分成上、下二個腔室，skimmer電極放置于隔板上，skimmer電極與隔板上的通孔同軸；

所述的電離區筒的上開口端設有一蓋板，蓋板的中部設置有電離源的紫外光入射孔或入射窗；于靠近上開口端的電離區筒的側壁上設置有進氣口；于電離區筒的下開口端設有一真空室，真空室與電離區筒相連接處設有通孔，真空室通過通孔與電離區筒的下開口端相連通；整形電極覆蓋于真空室的通孔上方；真空室與外界的真空泵相連。

所述的離子聚焦透鏡由同軸設置的2片以上的圓孔狀電極構成，圓孔狀電極的軸截面為長方形、等腰梯形或“凸”字型。離子傳導透鏡由同軸設置的2片以上的圓孔狀電極構成，圓孔狀電極的軸截面為長方形。整形電極為圓孔狀電極，圓孔狀電極中心位置的小孔為離子通過孔，于整形電極的電極板面上設置有軸向的通孔作為偏心位置的透氣孔。所述的skimmer電極為中空的圓柱狀結構，于圓柱的上端側壁上沿徑向設置有圓環狀凸臺，圓柱的中空部分的軸截面為等腰梯形，即圓柱的中心通孔從上至下徑向截面的內徑逐漸增大。