[實用新型]一種大氣壓下熱解析低溫等離子體電離源裝置

有效

• 申請號: 201521041961.3
• 申請日: 2015-12-15
• 公開（公告）號: CN205282445U
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 侯可勇;王爽;李海洋;陳文東;渠團帥;王禎鑫
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01J49/10
• 分類號: H01J49/10
• 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

本實用新型設計了一種新穎的大氣壓下熱解析低溫等離子體電離源裝置。該裝置可用于質譜、離子遷移譜等需要將樣品分子轉變成離子的分析儀器，適合固體和液體樣品的電離。該電離源包含熱解析進樣器和低溫等離子體發生器，操作簡單、功耗較小、可以同時產生正負離子并且電離能力較強。

背景技術

目前廣泛應用與科研、質檢、環保、安保等領域的質譜、離子遷移譜等儀器是以離子為基礎進行分析的儀器，所以電離源的性能直接決定了這類分析儀器的性能的高下。

介質阻擋放電是有絕緣介質插入放電空間的一種非平衡態氣體放電。介質阻擋放電能夠在高氣壓和寬頻率范圍內工作，工作氣壓為10⁴Pa—10⁵Pa或者更高，電源頻率為50Hz—1MHz。放電氣體可以是氦氣、氮氣、空氣等。常見的介質阻擋放電電極結構包括同軸圓柱型、針-板型、板-板型等。本專利所用的即為改進的同軸圓柱型放電結構。

低溫等離子體電離源用于質譜的研究，一般是直接將等離子體對著樣品進行噴射，等離子體與樣品之間發生的是氣—固或者氣—液相互作用，等離子體與樣品之間的作用面積較小，碰撞也不是很充分。而本專利通過將熱解析進樣器與低溫等離子體發生器聯用，先將液體或者固體樣品變成氣態以后再引入等離子體，因而樣品和等離子體間發生的是氣—氣相互作用，大大提高了作用面積與碰撞幾率，因而具有更強的電離能力。

實用新型內容

本實用新型為一種大氣壓下熱解析低溫等離子體電離源裝置，其特征在于：該電離源主要包括兩部分：該裝置包括：熱解析進樣器和低溫等離子體發生裝置；低溫等離子體發生裝置由射頻電源、三通固定頭、導氣管、T型玻璃管、環形電極和柱狀對電極構成。T型玻璃管的左端與三通管右側端口相連，T型玻璃管的右端作為樣品離子出口，T型玻璃管的上端支管與熱解析進樣器的出口相連；環形電極套設于T型玻璃管左端的外壁面上，柱狀對電極從三通管左側端口伸入至T型玻璃管左端內部環形電極所環繞的區域，三通管的上部端口用于與放電氣體氣源相連；環形電極和柱狀對電極分別與射頻電源正負極相連。

相互連接的熱解析進樣器出口的金屬管出口和T型玻璃管之間填充聚四氟乙烯材料，用以保溫和密封。

液體或者固體樣品以采樣布為載體，首先在熱解析進樣器進行熱解析，解析出的樣品蒸氣通過T型玻璃管的支管將樣品由載氣載帶進入低溫等離子體發生器進行電離。熱解析進樣器溫度可以在室溫和240℃之間任意調節，低溫等離子體產生的機理為介質阻擋放電，樣品電離原理是低溫等離子體與樣品分子之間通過碰撞而發生質子轉移、電荷轉移或者使樣品分子碎裂等而使樣品分子帶電，同時產生正負離子。

該電離源的適用對象是液體或者固體樣品。樣品的引入方式是以采樣布為載體，采樣布的材質為聚四氟乙烯，規格為105mm*28mm。

熱解析進樣器的作用是使樣品氣化，進樣器的熱解析溫度可以從室溫到240℃之間任意調節。熱解析進樣器需要與氣源相連，連接一路載氣，用于載帶熱解析后的樣品進入低溫等離子體發生器。

等離子體發生器也需要與一路氣源相連，用于產生等離子體。

載氣為空氣、干燥空氣、氧氣、氮氣、氦氣、氬氣或者氪氣等。

環形電極所處位置在T型玻璃管上端支管的左側(環形電極套設于T型玻璃管左端的外壁面上，處于T型玻管支管的左側)；柱狀對電極的右側深入環形電極所包圍的玻璃管內區域(柱狀對電極從三通管左側端口伸入至T型玻璃管左端內部環形電極所環繞的區域)。環形電極和柱狀對電極同軸，分別與射頻電源正負極相連。三通管的上部端口用于與放電氣體氣源相連，放電氣體從三通管的一端進入環形電極和柱狀電極之間，在射頻電壓作用下產生等離子體。

大氣壓下低溫等離子體發生器工作時需要放電氣體，放電氣體可以是氦氣、氬氣、氪氣、氮氣、氧氣或者干燥空氣。

樣品先在熱解析進樣器內發生熱解析變為氣態分子，然后經載氣載帶，通過T型玻璃管的支管進入低溫等離子體發生器，樣品離子的產生部位是T型玻璃管直管和支管交叉的部位。電離過程中發生的是氣體和氣體之間的相互作用。

熱解析進樣器和低溫等離子體發生器之間由金屬管和T型玻璃管相連，金屬管和T型玻璃管之間填充聚四氟乙烯材料，用以保溫和密封。

該電離源能同時產生正負離子。

該電離源為大氣壓環境電離源，適用于質譜、離子遷移譜等需要大氣壓環境下產生離子的儀器。

本實用新型采用的技術方案如下：