[發明專利]一種高效VUV光電離源及應用

有效

• 申請號: 201811387885.X
• 申請日: 2018-11-21
• 公開（公告）號: CN111211037B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 王衛國;倉懷文;李京華;李海洋
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01J49/16
• 分類號: H01J49/16;H01J49/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

一種圓環形直流VUV光電離源，包括中空的密閉圓筒狀石英管，石英管內圓筒狀腔室作為放電腔，于石英管外壁上穿套有三個相互間隔的圓環形放電電極，三個圓環形放電電極與石英管同軸；沿石英管軸向設置的三個圓環形放電電極分別為第一圓環狀放電電極和第二圓環狀放電電極及第三圓環狀電極；第一圓環狀放電電極為地電極，第二圓環狀放電電極為高壓電極，分別與直流電源的接地端和高壓輸出端相連，位于第一圓環狀放電電極和第二圓環狀放電電極之間的第三圓環狀電極與射頻電源相連；所述第一圓環狀放電電極與第三圓環狀電極之間、第二圓環狀放電電極與第三圓環狀電極間通過圓環狀絕緣介質絕緣間隔。

技術領域

本發明涉及分析儀器中的電離源，具體地說是一種高效VUV光電離源技術，具體講是具有低觸發低壓和低噪音干擾，通過三電極結構分別連接射頻電源和直流電源，利用射頻電場實現低擊穿電壓，而后利用直流電場維持放電穩定避免射頻場產生的高噪音，有利于減小儀器的體積和重量，便于實現產業化推廣。

背景技術

離子遷移譜是20世紀70年代發展起來的一種檢測技術，其分離原理是通過氣態離子的遷移率來表征各種不同的化合物。它具有探測靈敏度高、測量響應快、儀器體積小、造價低等優點，目前已廣泛應用于化學毒劑、毒品、危險品和大氣環境中的揮發性有機污染物的檢測。

電離源是離子遷移譜等分析儀器的關鍵技術之一。傳統的離子遷移譜常用的電離源是放射性⁶³Ni電離源。⁶³Ni能夠放射出平均能量為17Kev的β射線，與載氣經過一系列復雜的反應，最后形成試劑離子H₃O⁺(正離子檢測模式)和O₂^_(負離子檢測模式)，試劑離子再與待測樣品反應，使得待測樣品得到電離。放射性⁶³Ni電離源由于其簡單、穩定、無需外部供電等優點而得到科學家的青睞，但是由于其放射性帶來的安全檢查及特殊的安全措施給它的實際應用帶來許多麻煩。另外⁶³Ni電離源產生的離子濃度不夠高，導致傳統的離子遷移譜信號比較弱，線性范圍小。因此近年來人們在積極的尋求非放射性電離源，以期代替傳統的放射性⁶³Ni電離源。幾種用于離子遷移譜的非放射性的電離源有光電離源 (包括VUV燈以及激光)、電暈放電電離源以及專門用來電離液體的電噴霧電離源等。

傳統真空紫外光電離源主要有兩種：一種是直流供電放電，特點是放電穩定、噪音低的優點，缺點是放電電壓高、需要電源體積大，不利于便攜；另一種是射頻供電，特點是放電電壓低、體積小，缺點是噪音大。因此，體積小、噪音低、放電電壓低的真空紫外電離源成為研究熱點之一。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術的不足，提供一種能夠適用于離子遷移譜的低啟動電壓、低噪音，小體積的一種高效VUV光電離源，便于儀器的小型化和推廣應用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種圓環形直流VUV光電離源，包括中空的密閉圓筒狀石英管，石英管內圓筒狀腔室作為放電腔，于石英管外壁上穿套有三個相互間隔的圓環形放電電極，三個圓環形放電電極與石英管同軸；所述放電腔內充滿氮氣和/或惰性氣體；所述石英管的至少一端端面是采用透真空紫外光材料制成的光學窗口；沿石英管軸向設置的三個圓環形放電電極分別為第一圓環狀放電電極和第二圓環狀放電電極及第三圓環狀電極；第一圓環狀放電電極為地電極，第二圓環狀放電電極為高壓電極，分別與直流電源的接地端和高壓輸出端相連，位于第一圓環狀放電電極和第二圓環狀放電電極之間的第三圓環狀電極與射頻電源相連；所述第一圓環狀放電電極與第三圓環狀電極之間、第二圓環狀放電電極與第三圓環狀電極間通過圓環狀絕緣介質絕緣間隔。

所述電離源，所述第三圓環狀電極與距離更近的第一圓環狀放電電極或第二圓環狀放電電極之間在射頻場作用下擊穿放電形成啟動放電區，從而引發在第一圓環狀放電電極或第二圓環狀放電電極之間在低電壓實現放電擊穿，通過光學窗口發射VUV光。