[發明專利]一種質譜用射頻電源空心線圈的設計

在審

• 申請號: 201711203388.5
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107799278A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 劉召貴;姜永澤;周立
• 申請（專利權）人: 江蘇天瑞儀器股份有限公司
• 主分類號: H01F27/24
• 分類號: H01F27/24;H01F27/28;H01F27/30;H01F29/10
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及射頻電源領域，尤其是涉及一種質譜用射頻電源空心線圈的設計。

背景技術

從20世紀60年代開始，質譜就廣泛應用于有機化合物分子結構的測定。質譜儀是一種分離和檢測不同同位素的儀器，可通過測定精確質量得到物質元素組成及分子式信息,是識別或確證化合物的重要工具。其中四級桿質量選擇器是一種基于離子的荷質比使離子軌道在震蕩電場中趨于穩定的設備。四級桿質譜儀則作為一般的分析化學工具使用所產生的數據量要顯著小于其他并行測量質譜；四極桿的多級質譜也在生物化學以及有機化學中起到了至關重要的作用。

常規四極質譜儀的驅動電路由變壓器及LC振蕩回路構成，工作頻率固定。電容C由四極桿桿間電容，槽路電容和導線寄生電容決定，L由變壓器電感決定。

質譜儀的射頻電源需要具有高頻（0.5MHz-10MHz），高壓（最大20000Vp-p，對地10000Vp-p），高線性（0.01% 以內），高穩定性(10ppm以內對環境變化）等特點，是質譜儀研發的重點，難點之一。其中空心線圈的設計是射頻電源設計的核心部分。質譜儀射頻電源需要在設計的頻率下，與四極桿組成LC共振。其計算公式如下：

在共振狀態下，系統消耗的功率最小，系統的高頻輸出越接近理想正弦波，系統工作也最穩定。但是由于射頻電源的電子元器件的精度特性和四極桿分布電源的精度特性限制，空心線圈的電感需要在一定范圍內調節，才能滿足上式的共振條件。而且電感還需要精細調節機構，達到最佳調諧效果。一旦系統達到調諧狀態了，還需要電感值要相對穩定不受環境變化的影響。因此需要尋找一種能夠解決此問題的方法。

發明內容

有鑒于此，需要克服現有技術中的上述缺陷中的至少一個。本發明提供了一種質譜用射頻電源空心線圈的設計。

所述質譜用射頻電源空心線圈的設計，包括：線圈、堵頭、支柱、磁芯和固定塊；所述線圈，包括線圈骨架、初級線圈和次級線圈，所述線圈骨架設有骨架內螺紋，外圍同軸纏繞所述初級線圈與所述次級線圈，所述初級線圈位于所述次級線圈內側；所述堵頭具有堵頭外螺紋且與所述骨架內螺紋配合；所述支柱為兩端帶螺紋軸狀的結構,一端連接所述堵頭，且所述支柱外圍裝有可拆裝的所述磁芯（其中“拆裝的所述磁芯”包括：拆裝調節磁芯的大小和個數），另一端連接所述固定塊。根據本專利背景技術中對現有技術所述，在共振狀態下，系統消耗的功率最小，系統的高頻輸出越接近理想正弦波，系統工作也最穩定，但是由于射頻電源的電子元器件的精度特性和四極桿分布電源的精度特性限制，空心線圈的電感需要在一定范圍內調節，才能滿足上式的共振條件，而且電感還需要精細調節機構，達到最佳調諧效果，一旦系統達到調諧狀態，還需要控制電感值要相對穩定不受環境變化的影響；而本發明公開的質譜用射頻電源空心線圈通過左旋或者右旋堵頭，可通過改變所述磁芯在線圈內部的水平位置而連續改變電感值的大小，距離線圈中心越近電感值越大，且因為旋進是連續進行的，所以電感值的變化也是連續的，避免了沒有磁芯的線圈只能以整數的匝數比改變電感的問題；本發明不僅可以任意改變旋進的齒輪間距連續的改變電感的大小，調整電感的精度，而且可通過改變所述磁芯的大小和/或加減所述磁芯的數量，調整電感值的范圍，另外，實現空心線圈安裝簡單，容易操作，電感可在不開啟射頻電源的情況下，在外部方便地調節控制電感范圍，保證調節電感值的范圍大、調節精細且穩定不受環境變化干擾。

另外，根據本發明公開的質譜用射頻電源空心線圈的設計還有如下附加技術特征：

進一步的，所述線圈采取密繞耦合方式。

進一步的，所述初級線圈和次級線圈采用耐高溫熱融膠固定。

進一步的，所述線圈骨架為特氟龍材質且具有內置螺紋的結構。

進一步的，所述堵頭為一端內凹帶內螺紋且與相連接的支柱一端的外螺紋相配合，另一端設有用來調節堵頭帶動磁芯水平位移的內凹槽或凸臺的結構。

進一步的，所述堵頭為采用尼龍材質的結構，尼龍材質耐疲勞性、鋼性較高以及耐熱性較好。

進一步的，所述支柱為特氟龍材質。

進一步的，所述堵頭與所述磁芯之間可用非磁性材料制成的環狀和/或塊狀的墊片隔離。

進一步的，所述磁芯為鎳鋅材料制成的環狀和/或塊狀（其中，“塊狀”包括各種規則和/或不規則形狀）的結構。

進一步的，所述固定塊包括環狀帶內螺紋或一端內凹帶內螺紋的結構且與支柱一側的外螺紋相配合。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。