[發明專利]包括電離器的裝置

在審

• 申請號: 201980017979.4
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN111819658A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 賽義德·鮑姆塞勒克;高橋直樹;柏拉卡斯·斯里達爾·穆爾蒂
• 申請（專利權）人: ATONARP株式會社
• 主分類號: H01J49/10
• 分類號: H01J49/10;H01J27/02;H01J37/08
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

公開了包括電離器(50)的裝置(1)。電離器包括：塊體(80)，其包括一種或多種發射體材料(89)并且被配置成至少部分可損耗；以及加熱單元(56)，其被配置成對塊體的至少一部分(81)進行加熱。電離器可以包括電子發射體分配器(53)，該電子發射體分配器(53)被配置成使塊體的有限部分露出。

技術領域

本發明一般涉及包括電離器的裝置。

背景技術

在公布US2017/0169981中，公開了熱離子燈絲、四極質譜儀和殘余氣體分析方法。在本公布中，公開了熱離子燈絲，該熱離子燈絲能夠確保長壽命并且提高使用熱離子燈絲的質譜儀的分析精度。熱離子燈絲包括電流流經的芯構件、以及被形成為覆蓋芯構件的表面的電子發射層。電子發射層被配置成具有針對基本氣密完整性(gas-tight integrity)的致密性(denseness)，從而抑制芯構件的腐蝕。

發明內容

在許多應用中，燈絲已經是幾種帶電粒子裝置中的主力電子發射體。其代表低成本低功率選項，以產生高的電子通量。如傳統介紹的，燈絲包含以彈簧形狀纏繞的細線。線通過使循環電流而達到通常高于1000℃的溫度。這種溫度與將電子從價鍵釋放到連續體(continuum)所需的能量(也稱為功函數)相對應。在存在高濃度的氧化氣體(例如，水和氧)的情況下，在線的上表面形成氧化物層，這導致功函數增加。為了維持恒定的電子通量，功函數的這種增加需要提高溫度并因此加速了線的蒸發，從而限制其壽命。為了延長在這類應用中的壽命，可以使用涂覆有氧化物發射體(例如氧化釷和氧化釔等)的銥線。然而，隨著涂層由于蒸發、因離子轟擊的濺射、以及在存在腐蝕性氣體的情況下的化學中毒而損耗，涂覆線的性能劣化。涂覆燈絲的壽命基于涂層材料和加熱器線的蒸發速率或劣化程度；這兩者取決于溫度和周圍壓力。

本發明的一方面是：一種裝置，其包括電離器，所述電離器包括：至少一個塊體，其包括至少一種電子發射體材料并且被配置成至少部分可損耗；以及加熱單元，其被配置成對所述至少一個塊體的至少一部分進行加熱。包括電子發射體材料的可損耗塊體提供了發射體材料的巨大供給源，并且通過對要損耗的塊體的一部分進行加熱來產生電子通量。根據本發明，可以供給包括適合現場應用的長壽命熱發射電子電離器的裝置。

所述電離器還可以包括至少一個電子發射體分配器。各電子發射體分配器可被配置成使所述至少一個塊體的有限部分露出。通過分配塊體的有限部分以產生電子通量，可以隨著發射體材料蒸發、被正離子濺射、以及/或者因周圍腐蝕性氣體而中毒來補充儲備，從而提供發射體材料的持續或間歇性供給。發射體材料的補充可以在可機械延伸的固體或塊體陣列上進行。

電子發射體分配器可以包括：儲存器，其被配置成保持所述至少一個塊體；以及推進機構，其被配置成使所述至少一個塊體的有限部分露出。所述加熱單元可以被配置成對所述至少一個塊體的有限部分進行加熱。所述加熱單元可以是可以將塊體的上表面層加熱到約1000℃或超過1000℃的溫度的任何類型的加熱器，諸如環型、卷繞型、套筒型或使用例如IR或UV等的輻射等。所述推進機構可以被配置成使所述至少一個塊體的包括尖端的有限部分露出。所述加熱單元可以被配置成對所述至少一個塊體的尖端進行加熱。

所述裝置還可以包括用于電子產生的模塊化部件，所述模塊化部件包括至少一個電子發射體分配器以及用于所述電子產生的發射控制的包含檢測的電路。模塊化電子產生器可以用作獨立件或附加的部件。

所述電離器還可以包括配備有單個孔或孔陣列以例如向電離區高效地供給電子的加速陽極板。所述電離器還可以包括利用所述至少一個塊體所產生的電子對采樣氣體進行電離的電離區。所述電離區可以包括陽極和磁場，以形成長電子軌跡，從而提高電離效率。所述電離器還可以包括被配置成保持所述至少一個塊體以防止所述采樣氣體的直接暴露的保持器。可以抑制由于注入的氣體和產生的離子直接暴露于塊體而造成的重離子損害。所述電離器還可以包括被配置成保持所述至少一個塊體以使得所述至少一個塊體的一端指向所述電離區并且所述至少一個塊體的另一端不指向所述電離區、從而控制所述塊體的損耗或蒸發過程的保持器。