[實用新型]電暈放電組件和包括該電暈放電組件的離子遷移譜儀

有效

• 申請號: 201320879005.7
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN203774248U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 張清軍;李元景;陳志強;王燕春;趙自然;劉以農;劉耀紅;鄒湘;馬秋峰;王鈞效;常建平
• 申請（專利權）人: 同方威視技術股份有限公司
• 主分類號: H01J49/16
• 分類號: H01J49/16;H01T19/04;G01N27/68
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 江鵬飛;汪揚

技術領域

本實用新型涉及安全檢測技術領域，具體涉及一種便于制造的，多針長壽命電暈放電組件，以及用于檢測毒品和爆炸物的采用該組件作為電離源的離子遷移譜儀。

背景技術

離子遷移譜儀根據不同離子在均勻弱電場下漂移速度不同而實現對離子的分辨。它具有分辨速度快，靈敏度高，不需要真空環境，便于小型化的優點，因此在毒品和爆炸物的探測領域得到了廣泛的應用。典型的離子遷移譜儀通常由進樣部分、電離部分、離子門、遷移區、收集區、讀出電路、數據采集和處理、控制部分等構成。其中電離部分主要功能是將樣品分子轉化成可供遷移分離的離子，因此電離的效果對譜儀的性能具有非常直接的影響。目前的技術中，最常見和應用最廣的電離組件是采用⁶³Ni放射源，它具有體積小，穩定性高、不需要外加電路的優點，但同時也存在線性范圍窄、轉化離子濃度低和輻射污染的問題。尤其是輻射污染問題為設備的操作、運輸和管理上帶來諸多不便。為了克服上述問題，采用電暈放電離子源技術代替放射源技術。電暈放電是指在空間不均勻電場中由于局部的強電場引起氣體分子電離的一種現象。電暈放電直接產生的離子一般稱為反應物離子，當具有更高的質子或電子親和勢的樣品分子通過電離區時，俘獲反應物離子的電荷而被電離。通常電暈放電結構較為簡單，因而成本低廉，同時電暈放電產生的電荷的濃度相比于放射源要高得多，因此有利于提高離子遷移譜儀的靈敏度，并得到較大的動態范圍。國外專利US5485016、CA2124344、中國專利CN1950698A中報道電暈放電作為離子遷移譜儀電離源的應用實例。常見的電暈放電結構有針尖-平板或針尖-圓筒放電形式，如圖1A、1B所示。實現放電的電暈針通常有固定尾端安裝于支撐基體上，尾端導通高壓電源；電暈針的另一端為自由端（即，針尖），通常是具有曲率半徑非常?。?.1mm以下）的尖端。平板或圓筒電極與針尖之間的空間內形成不均勻靜電場，使靠近針尖的附近電場強度很高，而距針尖較遠的空間的電場強度遞減。氣體電離只發生在電極自由尖端近表面空間，電離區域很小，從而產生的離子濃度也較??；若增大電離區域，則需要較高的電壓，對高壓電源要求較高。另外，在只有一個尖端放電的情況下，電暈放電對電暈電極會產生氧化，長期運行后，氣體中的水蒸氣等引起的化學反應會嚴重腐蝕尖端，使其曲率半徑增大，增大了電暈放電電壓閾值，降低了其電暈放電的穩定性，導致壽命終結；并且，為了達到較小的曲率半徑，針的直徑一般很細，其強度較低，產品在制造和裝配時保持較高位置精度難度大。為了改善這種情況，開發了多針電暈放電的結構。

美國專利US7326926B2描述了一個典型的多針簇電暈放電離子源，見圖1C。其采用一束平行的電暈針代替經典電暈放電離子源的單根電暈針；多針束多個尖端同時加載高壓放電的設計，在一定程度上緩解了單電暈針放電失效引起的電離源的壽命降低問題。但是多針同時加載高壓放電也存在顯著的缺點，首先，多針同時加載高壓，各針所形成的電場會相互影響，使針尖處的電場強度降低，需要提高電暈電壓，對高壓電源提出了更高的要求；另外，各針由于加工的不一致性導致各自尖端的形狀和表面情況并不相同，并不能保證所有針尖均滿足電暈放電的條件，而是曲率半徑相對較小的針先發生放電，并逐漸耗蝕使其曲率半徑逐漸變大后不再滿足電暈放電的條件，其余滿足條件的針開始放電，這樣某一時刻有幾根針發生電暈放電不能得到保證，有很大的隨機性，因此電離產生的離子數量也變化很大，導致電暈放電不穩定，從而不利于離子遷移譜儀的穩定工作。

實用新型內容

發明人意識到，若能夠實現多根針輪流電暈放電，即某一個時刻只能有一根針針尖處電場強度達到電暈放電閾值，其余針針尖處場強較低或零場強，可以同時解決多針同時加高壓電暈離子源的不穩定性以及單針電暈離子源壽命短的問題。

本實用新型的目的是提供一種穩定的，便于操作的，轉盤控制多針輪流電暈放電組件設計方案，該設計能夠有效增加電離組件的整體使用壽命，有利于提高離子通過率，減少離子在電暈腔內的損耗，增加離子源電暈放電的穩定性，提高遷移譜儀性能。