一種用于空間大分子探測的小型質譜儀的制作方法
【專利摘要】一種用于空間大分子探測的小型質譜儀，它包括圓柱形腔室，腔室內(nèi)設有多個串接均勻分布的環(huán)形電極，多個環(huán)形電極兩端分別設有左、右極板，左、右極板之一的外側設有兩間隔設置的端蓋電極，腔室外連接有分壓控制電路和微電流采集放大電路。本實用新型簡化了分析程序，提高了測量效率和精度，特別適合于小型質譜儀應用。
【專利說明】ー種用于空間大分子探測的小型質譜儀
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于質譜【技術領域】，具體涉及ー種用于空間大分子探測的小型質譜儀。
【背景技術】
[0002]質譜技術是ー種靠獲得未知物的分子量信息和分子結構信息對物質進行鑒別的方法，是和分析化學領域中的光譜技術、核磁共振并列的ー種重要譜學方法。質譜能夠獲得物質組成、分子量、原子量、物質分子結構、分子空間排列方式等多方面的信息。隨著我國航天科技的迅猛發(fā)展，各種太空活動逐漸頻繁，在這些活動中必須用到質譜儀的場合越來越多，在航天飛機、太空站以及其他太空探測器上配備質譜儀已經(jīng)是勢在必行，并且惡劣復雜的環(huán)境對這些飛行器上搭載的設備的體積、重量、功耗和可靠性都提出了苛刻的要求。用于空間大分子探測的小型質譜儀涉及三個關鍵方面:探測原理、電壓方式、小型化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于制造一種采用平方離子勢阱和離子聚焦技術設計離子質譜傳感器，結合電子學単元實現(xiàn)離子電荷、質量、荷質比的信號放大、采集存儲和傳輸?shù)募夹g方案研制的大分子小型質譜儀。
[0004]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0005]ー種用于空間大分子探測的小型質譜儀，它包括圓柱形腔室，腔室內(nèi)設有多個串接均勻分布的環(huán)形電極，多個環(huán)形電極兩端分別設有左、右極板，左、右極板之一的外側設有兩間隔設置的端蓋電極，腔室外連接有分壓控制電路和微電流采集放大電路。
[0006]上述的微電流采集放大電路包括電源、微電流放大電路和采集板三個部分。
[0007]上述的腔室總長度設計為15 cm,由2個端蓋電極和30個均勻分布的環(huán)形電極組成，環(huán)形電極均勻分布，其內(nèi)半徑為18mm，各環(huán)形電極之間間距為1.5 mm，兩個端蓋電極的厚度為1.5 mm。引入端的端蓋電極內(nèi)置一個小孔,小孔半徑為0.8mm。
[0008]上述的左、右極板的半徑為IOcm,厚度為Imm,間距為5mm,其中靠近引入端的電極板始終置零電勢，且內(nèi)置小孔，小孔半徑為0.8_。
[0009]本實用新型取得了以下的技術效果:
[0010]本實用新型簡化了分析程序，提高了測量效率和精度，特別適合于小型質譜儀應用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進ー步說明。
[0012]圖1是本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】[0013]參見圖1，ー種用于空間大分子探測的小型質譜儀，它包括圓柱形腔室1，腔室內(nèi)設有多個串接均勻分布的環(huán)形電極2，多個環(huán)形電極兩端分別設有左、右極板3、4，左、右極板之一的外側設有兩間隔設置的端蓋電極5、6，腔室外連接有分壓控制電路和微電流采集放大電路。所述的微電流采集放大電路包括電源、微電流放大電路和采集板三個部分。
[0014]所述的腔室總長度設計為15 cm,由2個端蓋電極和30個均勻分布的環(huán)形電極組成，環(huán)形電極均勻分布，其內(nèi)半徑為18mm，各環(huán)形電極之間間距為1.5 mm，兩個端蓋電極的厚度為1.5 mm。引入端的端蓋電極內(nèi)置一個小孔,小孔半徑為0.8mm。所述的左、右極板的半徑為IOcm,厚度為Imm,間距為5mm,其中靠近引入端的電極板始終置零電勢,且內(nèi)置小孔，小孔半徑為0.8mm。
[0015]本實用新型的整體外觀設計為圓柱形。腔室內(nèi)部內(nèi)置30個環(huán)形電極，在環(huán)形電極上加以高電壓，使得腔室內(nèi)部形成平方形式的離子勢阱。在機械加工吋，質譜儀腔體結構中金屬部分采用鈦鋁合金，非金屬部分材料使用PEEK樹脂或聚四氟こ烯材料。在設計外圍電路時，采用高穩(wěn)定型高壓電源模塊進行分壓設計，對整個電路進行限流，保證功耗控制在15W以內(nèi)。
[0016]本質譜儀腔體中環(huán)形電極電壓為左右対稱的拋物線分布。其中引入端端蓋電極為5000V ；30個環(huán)形電極電勢最高5000V，最低0V。正常工作吋，質量探測范圍最大為l-2000um，最大頻率范圍為10kHz-200kHz，質量分辨率高于1000 (m/Am)。
[0017]該質譜儀采用平方離子勢阱和離子聚焦技術設計離子質譜傳感器、結合電子學單元實現(xiàn)離子電荷、質量、荷質比的信號放大、采集存儲和傳輸?shù)募夹g方案研制有機大分子小型質譜探測器。質譜儀外形為圓柱形，左端為離子引入極，離子引入極中心有小孔，為離子進入通道，利用電勢差提供離子進入的門信號；質譜儀腔室為圓柱形，由多組環(huán)形電極構成，其電位為正的高電位，其不同位置的環(huán)形電極上的電位不同，中間低兩邊高，從而在質譜儀腔室內(nèi)部形成類似拋物線形式的電位分布，當離子進入腔室之后可對離子產(chǎn)生強烈的聚焦作用，保證離子的飛行軌跡形似紡錘狀，中間相對細窄，在腔室內(nèi)形成穩(wěn)定的振蕩，其振蕩頻率與離子的荷質比存在確定關系。在腔室正中部放置有法拉第探測環(huán)，用于測量離子撞擊探測環(huán)的微弱電流大小。不同質量離子的檢出及分析:采用電子學単元放大并轉換法拉第探測環(huán)所測量到的微電流信號，并對信號進行傅里葉變換，通過不同質量的離子對應不同的運動頻率確定離子的種類，信號的強度近似正比于離子濃度。
【權利要求】
1.ー種用于空間大分子探測的小型質譜儀，其特征在于:它包括圓柱形腔室(1)，腔室內(nèi)設有多個串接均勻分布的環(huán)形電極(2)，多個環(huán)形電極兩端分別設有左、右極板(3、4)，左、右極板之一的外側設有兩間隔設置的端蓋電極(5、6)，腔室外連接有分壓控制電路和微電流采集放大電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于空間大分子探測的小型質譜儀，其特征在于:所述的微電流采集放大電路包括電源、微電流放大電路和采集板三個部分。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于空間大分子探測的小型質譜儀，其特征在于:所述的腔室總長度設計為15 cm，由2個端蓋電極和30個均勻分布的環(huán)形電極組成，環(huán)形電極均勻分布，其內(nèi)半徑為18mm,各環(huán)形電極之間間距為1.5 mm,兩個端蓋電極的厚度為1.5 mm ;引入端的端蓋電極內(nèi)置一個小孔，小孔半徑為0.8mm。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于空間大分子探測的小型質譜儀，其特征在于:所述的左、右極板的半徑為10cm，厚度為1mm，間距為5mm，其中靠近引入端的電極板始終置零電勢，且內(nèi)置小孔，小孔半徑為0.8mm。
【文檔編號】G01N27/62GK203415540SQ201320465094
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年8月1日 優(yōu)先權日:2013年8月1日
【發(fā)明者】潘禮慶, 楊先衛(wèi), 譚超, 魯廣鐸, 許云麗, 羅志會, 馬學佳, 鄭勝, 黃秀峰 申請人:三峽大學