[發明專利]一種高氣密性離子遷移管

有效

• 申請號: 201811412007.9
• 申請日: 2018-11-25
• 公開（公告）號: CN110504154B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 陳創;李海洋;王衛國;蔣丹丹;陳紅;厲梅
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01J49/26
• 分類號: H01J49/26;H01J49/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明公開一種高氣密性的離子遷移管，其采用平面配合和應力彈簧擠壓的方法實現離子遷移管內部的氣相密封，離子遷移管的工作溫度在0～150℃、內部氣壓在300～1200Torr之間調節時不會發生氣體滲露。該方法避免了密封膠、橡膠O圈等熱不穩定性密封材料的使用，有效解決離子遷移管在高低溫交變環境中絕緣材料脹縮形變造成的氣密性差、易受污染等問題。

技術領域

本發明涉及離子遷移譜儀器核心部件離子遷移管的氣相密封，具體來說是一種結合平面配合和應力彈簧擠壓實現離子遷移管內部氣相密封的方法。

背景技術

離子遷移管作為離子遷移譜儀器的核心組件，其氣密性影響離子遷移譜儀器的檢測靈敏度、抗污染能力等性能。

目前，普遍采用在離子遷移管內腔加密封套筒和橡膠O圈的方式對離子遷移管進行氣相密封。一方面，密封套筒的使用會造成嚴重的電荷累積現象，影響離子遷移管的開機穩定時間；另一方面，橡膠O圈耐高溫性能差，極易出現高溫疲勞并釋放出有機物污染離子遷移管內部。

使用陶瓷作為絕緣材料，通過陶瓷密封膠將陶瓷組件和不銹鋼組件相粘合也是一種實現離子遷移管密封的方式。但是這種方式制作的離子遷移管無法在高溫下使用。

低溫共火陶瓷一體成型技術，也被用于高密封性離子遷移管的設計，但這中技術制作離子遷移管需要耗費大量的時間，并且成本高。

因此，本發明公開一種新型高氣密性的離子遷移管，其采用平面配合和應力彈簧擠壓的方法實現離子遷移管內部的氣相密封，離子遷移管的工作溫度在0～150℃、內部氣壓在300～1200Torr之間調節時不會發生氣體滲露。該方法避免了密封膠、橡膠O圈等熱不穩定性密封材料的使用，有效解決離子遷移管在高低溫交變環境中絕緣材料脹縮形變造成的氣密性差、易受污染等問題。

發明內容

本發明的目的是利用平面配合和應力彈簧擠壓的方法實現離子遷移管內部的氣相密封，避免密封膠、橡膠O圈等熱不穩定性密封材料的使用對離子遷移管的性能造成影響。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種高氣密性離子遷移管，離子遷移管為一中空圓柱狀腔體，在腔體兩端分別設置反應離子產生裝置離子源以及離子檢測裝置離子接收極；在腔體內部位于離子源和離子接收極之間設置離子門，將腔體內部分成兩個區域，其中離子源和離子門之間構成電離區，離子門和離子接收極之間構成遷移區。

電離區和遷移區均由平板狀圓環電極與平板狀圓環絕緣體交替疊合構成，平板狀圓環絕緣體的厚度0.005-2毫米，平板狀圓環電極與平板狀圓環絕緣體之間存在繞中部通孔一周的平面接觸。

離子門由片狀圓形柵網電極及片狀圓環形絕緣體交替疊合構成，片狀圓環形絕緣體的厚度0.005-2毫米，片狀圓形柵網電極的四周外緣設有圓環形片狀金屬，片狀圓形柵網電極同軸置于圓環形片狀金屬內部，圓環形片狀金屬與片狀圓環形絕緣體之間存在繞中部通孔一周的平面接觸。

離子源為固定于一圓形導電極板上的圓筒狀離子源或圓環狀平板離子源；離子接收極為圓筒狀離子接收極或圓環狀平板離子接收極。

離子源的圓形導電極板與電離區之間、電離區與離子門之間、離子門與遷移區之間、遷移區與離子接收極之間存在繞中部通孔一周的平面接觸。

離子遷移管置于一左端密閉右端開口的筒體絕緣固定外殼內，于左密閉端中部開設有通孔，于離子遷移管左端圓形導電極板和固定外殼左側密閉端內壁面間設有壓力彈簧，于離子遷移管右端離子接收極的右側設有壓力彈簧，固定外殼的右開口端設有內螺紋或外螺紋，一帶有外螺紋或內螺紋的圓形壓蓋螺合于固定外殼的右開口端，圓形壓蓋與離子接收極右側的壓力彈簧抵接；于壓蓋中部設有通孔。

離子遷移管兩端緊鄰離子源和離子接收極的軸向外側設置有圓環形壓力彈簧，壓力彈簧壓縮至工作長度時產生壓力大于100牛。