[發明專利]一種法拉第盤、離子遷移管及離子遷移譜儀

在審

• 申請號: 201910678216.6
• 申請日: 2019-07-25
• 公開（公告）號: CN112309821A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 常清;王向陽;李靈鋒;郭光劍;盧文成;李鵬;汪小知
• 申請（專利權）人: 蘇州微木智能系統有限公司
• 主分類號: H01J49/02
• 分類號: H01J49/02;H01J49/10
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張樂樂

本發明涉及一種法拉第盤、離子遷移管及離子遷移譜儀，包括位于同一平面內的安裝環和離子接收極，安裝環適于與遷移管內壁連接，離子接收極與安裝環之間通過設有連接件，相鄰的連接件之間具有允許連接件發生形變的避讓空間；受到高溫的作用，安裝環受熱膨脹向連接件施加使其朝向安裝環中心方向的第一偏壓力，離子接收極受熱膨脹向連接件施加使其朝向遠離安裝環中心方向的第二偏壓力，第一偏壓力和第二偏壓力的作用方向相反，同時作用于連接件，使得連接件發生彎曲變形，受力更加均勻，更有利于多根連接件形變的一致性，更有利于離子接收極在周向作旋轉，進而減少了離子接收極的表面凸出或凹陷的現象，離子接收極與前電極之間的電場受到的影響更小。

技術領域

本發明涉及離子遷移譜技術領域，具體涉及一種法拉第盤、離子遷移管及離子遷移譜儀。

背景技術

離子遷移譜技術是一種痕量氣體樣品的檢測技術。離子遷移譜(IMS)作為一種氣相離子分離和檢測技術，被廣泛使用在爆炸物、毒品和化學戰劑等快速檢測技術中。

離子遷移譜的基本原理是在大氣壓條件下，氣相離子在外加電場中運動。不同種類的離子因質量、電荷數、碰撞截面等特性參數的差異，在均勻電場中具有不同的遷移速率，因而離子到達檢測器所需要的時間不同，實現分離檢測。

法拉第盤，又稱離子接收器、離子接收電極或電荷檢測器，是遷移管型IMS的一個關鍵組件，在每個測試周期中，氣體樣品在離子遷移管的反應區被離子化，經過離子門的控制進入到遷移區，分子離子在遷移區電場的作用下向法拉第盤遷移，法拉第盤接收到經過離化區、遷移區運動過來的帶電離子，形成變化的電流，經過放大器放大，然后經信號采集系統進行采集，最后在顯示設備上顯示出譜圖，反應出法拉第盤上接收的電荷隨時間的變化曲線。

現有的常用的法拉第盤是一塊厚度較薄的實心金屬圓盤，圓盤的外緣作為安裝部緊固在遷移管內，漂移氣從進氣口進入漂移管后，由于法拉第盤的阻擋，漂移氣從離子接收極與漂移管壁之間的空隙進入漂移區，法拉第盤變成了漂移氣氣路中的一塊屏障，法拉第盤右側形成了一塊低壓區，這造成了法拉第盤附近氣流的不穩定；為了解決上述技術問題，現在技術采用在實心金屬圓盤狀的法拉第盤上開設有若干個尺寸較小的通孔，用于漂移氣通過，圓孔的外緣部分作為安裝部與遷移管固定，圓孔的內側部分作為離子接收極與前級電極環相對設置，形成有驅動離子作朝向離子接收極運動的均勻電場；但是由于IMS中的遷移管一般需要進行加熱，工作在相對高的溫度。在高溫下，由于熱脹冷縮效應，法拉第盤容易在徑向方向上發生較大的機械形變，采用上述技術方案的法拉第盤由于法拉第盤外緣緊固在遷移管上，金屬圓盤的外圍被固定，通孔外側的部分被固定，沿徑向向內朝向通孔發生形變，通孔內側的部分沿徑向向外朝向通孔發生形變，通孔內外部分均擠壓通孔，由于通孔的尺寸較小，因此通孔內外部分的徑向形變受到約束，進而表現為在法拉第盤表面出現凸出或凹進的現象，這就導致其與前級電極環之間的電場變得更加不均勻，從而引起所測樣品的特征峰半峰寬增大、分辨率降低。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的法拉第盤開設圓形通孔造成使用時，法拉第盤表面受熱膨脹發生凸出或凹進的現象，從而導致法拉第盤與前級電極環之間的電場不均勻的技術問題。

本發明的一種法拉第盤，包括安裝環，采用受熱膨脹且受冷收縮的材質，適于與遷移管內壁固定安裝；

離子接收極，與所述安裝環設置在同一平面上；

至少兩個連接件，分別連接所述安裝環與所述離子接收極，相鄰兩個連接件之間形成有允許所述連接件發生形變的避讓空間，在高溫下所述安裝環受熱膨脹向所述連接件施加使其朝向所述安裝環中心方向的第一偏壓力，和/或所述離子接收極受熱膨脹向所述連接件施加使其朝向遠離所述安裝環中心方向的第二偏壓力，所述連接件發生形變以帶動所述離子接收極沿法拉第盤的周向方向轉動。

優選地，所述的法拉第盤，所述離子接收極設置于所述離子接收極的圓心且與所述安裝環同圓心設置。