一種大氣壓下熱解析低溫等離子體電離源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種新穎的大氣壓下熱解析低溫等離子體電離源裝置。該裝置可用于質(zhì)譜、離子迀移譜等需要將樣品分子轉(zhuǎn)變成離子的分析儀器，適合固體和液體樣品的電離。該電離源包含熱解析進(jìn)樣器和低溫等離子體發(fā)生器，操作簡單、功耗較小、可以同時產(chǎn)生正負(fù)離子并且電離能力較強(qiáng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前廣泛應(yīng)用與科研、質(zhì)檢、環(huán)保、安保等領(lǐng)域的質(zhì)譜、離子迀移譜等儀器是以離子為基礎(chǔ)進(jìn)行分析的儀器，所以電離源的性能直接決定了這類分析儀器的性能的高下。
[0003]介質(zhì)阻擋放電是有絕緣介質(zhì)插入放電空間的一種非平衡態(tài)氣體放電。介質(zhì)阻擋放電能夠在高氣壓和寬頻率范圍內(nèi)工作，工作氣壓為14Pa—15Pa或者更高，電源頻率為50Hz—1MHz。放電氣體可以是氦氣、氮?dú)?、空氣等。常見的介質(zhì)阻擋放電電極結(jié)構(gòu)包括同軸圓柱型、針-板型、板-板型等。本專利所用的即為改進(jìn)的同軸圓柱型放電結(jié)構(gòu)。
[0004]低溫等離子體電離源用于質(zhì)譜的研究，一般是直接將等離子體對著樣品進(jìn)行噴射，等離子體與樣品之間發(fā)生的是氣一固或者氣一液相互作用，等離子體與樣品之間的作用面積較小，碰撞也不是很充分。而本專利通過將熱解析進(jìn)樣器與低溫等離子體發(fā)生器聯(lián)用，先將液體或者固體樣品變成氣態(tài)以后再引入等離子體，因而樣品和等離子體間發(fā)生的是氣一氣相互作用，大大提高了作用面積與碰撞幾率，因而具有更強(qiáng)的電離能力。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型為一種大氣壓下熱解析低溫等離子體電離源裝置，其特征在于:該電離源主要包括兩部分:該裝置包括:熱解析進(jìn)樣器和低溫等離子體發(fā)生裝置;低溫等離子體發(fā)生裝置由射頻電源、三通固定頭、導(dǎo)氣管、T型玻璃管、環(huán)形電極和柱狀對電極構(gòu)成。T型玻璃管的左端與三通管右側(cè)端口相連，T型玻璃管的右端作為樣品離子出口，T型玻璃管的上端支管與熱解析進(jìn)樣器的出口相連;環(huán)形電極套設(shè)于T型玻璃管左端的外壁面上，柱狀對電極從三通管左側(cè)端口伸入至T型玻璃管左端內(nèi)部環(huán)形電極所環(huán)繞的區(qū)域，三通管的上部端口用于與放電氣體氣源相連;環(huán)形電極和柱狀對電極分別與射頻電源正負(fù)極相連。
[0006]相互連接的熱解析進(jìn)樣器出口的金屬管出口和T型玻璃管之間填充聚四氟乙烯材料，用以保溫和密封。
[0007]液體或者固體樣品以采樣布為載體，首先在熱解析進(jìn)樣器進(jìn)行熱解析，解析出的樣品蒸氣通過T型玻璃管的支管將樣品由載氣載帶進(jìn)入低溫等離子體發(fā)生器進(jìn)行電離。熱解析進(jìn)樣器溫度可以在室溫和240°C之間任意調(diào)節(jié)，低溫等離子體產(chǎn)生的機(jī)理為介質(zhì)阻擋放電，樣品電離原理是低溫等離子體與樣品分子之間通過碰撞而發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移、電荷轉(zhuǎn)移或者使樣品分子碎裂等而使樣品分子帶電，同時產(chǎn)生正負(fù)離子。
[0008]該電離源的適用對象是液體或者固體樣品。樣品的引入方式是以采樣布為載體，采樣布的材質(zhì)為聚四氟乙稀，規(guī)格為105mm*28mm。
[0009]熱解析進(jìn)樣器的作用是使樣品氣化，進(jìn)樣器的熱解析溫度可以從室溫到240°C之間任意調(diào)節(jié)。熱解析進(jìn)樣器需要與氣源相連，連接一路載氣，用于載帶熱解析后的樣品進(jìn)入低溫等離子體發(fā)生器。
[0010]等離子體發(fā)生器也需要與一路氣源相連，用于產(chǎn)生等離子體。
[0011]載氣為空氣、干燥空氣、氧氣、氮?dú)?、氦氣、氬氣或者氪氣等?br>[0012]環(huán)形電極所處位置在T型玻璃管上端支管的左側(cè)(環(huán)形電極套設(shè)于T型玻璃管左端的外壁面上，處于T型玻管支管的左側(cè))；柱狀對電極的右側(cè)深入環(huán)形電極所包圍的玻璃管內(nèi)區(qū)域(柱狀對電極從三通管左側(cè)端口伸入至T型玻璃管左端內(nèi)部環(huán)形電極所環(huán)繞的區(qū)域)。環(huán)形電極和柱狀對電極同軸，分別與射頻電源正負(fù)極相連。三通管的上部端口用于與放電氣體氣源相連，放電氣體從三通管的一端進(jìn)入環(huán)形電極和柱狀電極之間，在射頻電壓作用下產(chǎn)生等離子體。
[0013]大氣壓下低溫等離子體發(fā)生器工作時需要放電氣體，放電氣體可以是氦氣、氬氣、氪氣、氮?dú)?、氧氣或者干燥空氣?br>[0014]樣品先在熱解析進(jìn)樣器內(nèi)發(fā)生熱解析變?yōu)闅鈶B(tài)分子，然后經(jīng)載氣載帶，通過T型玻璃管的支管進(jìn)入低溫等離子體發(fā)生器，樣品離子的產(chǎn)生部位是T型玻璃管直管和支管交叉的部位。電離過程中發(fā)生的是氣體和氣體之間的相互作用。
[0015]熱解析進(jìn)樣器和低溫等離子體發(fā)生器之間由金屬管和T型玻璃管相連，金屬管和T型玻璃管之間填充聚四氟乙烯材料，用以保溫和密封。
[0016]該電離源能同時產(chǎn)生正負(fù)離子。
[0017]該電離源為大氣壓環(huán)境電離源，適用于質(zhì)譜、離子迀移譜等需要大氣壓環(huán)境下產(chǎn)生離子的儀器。
[0018]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0019]該電離源主要包括兩部分:熱解析部分和低溫等離子體發(fā)生部分。其中熱解析進(jìn)樣器由加熱、溫控部分以及進(jìn)樣控制部分構(gòu)成。加熱由不銹鋼加熱塊通過一根加熱棒來完成，加熱棒的電壓為24V，功率為30W。溫度傳感器為PT100。步進(jìn)電機(jī)控制進(jìn)樣器的開閉，當(dāng)進(jìn)樣器打開時，采樣布可以插入，進(jìn)樣器關(guān)閉時，步進(jìn)電機(jī)的頂頭將采樣布與加入塊緊密貼合，實(shí)現(xiàn)熱解析和密封的作用。
[0020]相互連接的熱解析進(jìn)樣器出口的金屬管和T型玻璃管之間填充聚四氟乙烯材料，用以保溫和密封。
[0021]低溫等離子體發(fā)生裝置由射頻電源、三通固定頭、導(dǎo)氣管、T型玻璃管、環(huán)形電極和柱狀對電極構(gòu)成。低溫等離子體發(fā)生器為改進(jìn)的同軸圓柱型放電結(jié)構(gòu)，等離子體產(chǎn)生的機(jī)理為介質(zhì)阻擋放電，介質(zhì)阻擋放電是有絕緣介質(zhì)插入放電空間的一種非平衡態(tài)氣體放電。介質(zhì)阻擋放電能夠在高氣壓和寬頻率范圍內(nèi)工作，工作氣壓為14Pa—15Pa或者更高，電源頻率為50Hz—IMHz。放電氣體可以是氦氣、氮?dú)?、空氣等。樣品電離原理是低溫等離子體與樣品分子之間通過碰撞而發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移、電荷轉(zhuǎn)移或者使樣品分子碎裂