具有带电材料输送腔室的离子迁移谱装置的制造方法_2

文档序号:9457529阅读:来源:国知局
,在气相色谱离子迀移谱仪(GC-頂S)中,取样探测器102与气相色谱仪(GC)连接以共同引进样品(例如,电离的分子在气相色谱仪(GC)中洗提(elute)时,GC毛细管柱通过电离分子连接至取样探测器102)。然而,气相色谱仪仅仅是一个实施例,而并不会限制本发明。因此,取样探测器102可以用于其他的探测仪,这种探测仪包括但不限于:高压液相色谱(HPLC)、离子迀移谱仪-质谱(TMS-MS)(例如,具有四级杆(quadropole)、飞行时间(time-of-flight)和 / 或傅里叶变换回旋共振(Fourier transform cyclotronresonance)技术)以及液相色谱-离子迀移谱-质谱(LC-1MS-MS)等。
[0032]参考图2,入口 104通过离子探测组件106限定。离子探测组件106包括入口组件108、反应室/电离室(例如,反应室132)、门134、迀移腔室(例如,迀移管110)以及收集组件112。迀移管110和/或反应室132包括具有大体上由非导电(例如,绝缘的)材料形成的一个或者多个壁的腔室(例如,管114),所述绝缘的材料包括但不限于:陶瓷材料(例如,高岭石、氧化铝、结晶氧化物、氮化物材料、碳化物材料、金刚砂、碳化钨等)、玻璃、瓷(porcelain)、聚合物和/或合成材料。然而,这些材料仅仅以实施例的形式被提供并且不会限制本发明。因此,在其他的实施方式中,管114可以利用其他材料构成。例如,管114由半导体材料构成,当使用设置在管114(例如,关于管由隔热材料构成)内部的图案化电阻轨迹时,该半导体材料可以在管114内提供更加均匀的电场。在公开的实施例中,正如公开的实施例一样,迀移管和反应室/电离室中的一者或者两者设置为包括管114的带电材料输送室(a charged material transportat1n chamber)。例如,在一些实施例中,迁移管110包括管114。在其他实施例中,反应室132包括管114。在进一步的实施例中,迀移管110和反应室132都包括管114(例如,每个都包括各自的管114、两者都使用相同的管114、每个都用于相同的管114的一部分等)。然而,应该注意的是,迀移管和反应室/电离室仅仅是以实施例的形式被提供而并不会限制本发明,在其他实施例中,包括管114的带电材料输送室设置为不同的形式。
[0033]管114具有内表面116和外表面118。管114和/或管114的一个或者多个迀移段的一端或者两端是打开的并且允许材料(例如,蒸汽、微粒等)穿过管114。图案化电阻轨迹120设置在管114的内表面116和/或外表面118。例如,利用导电油墨、导电膏、真空镀膜、电镀、化学处理等方式将电阻轨迹120印刷在管114的内表面116和/或管114的外表面118上。在一些实施例中,迀移管110不止一个图案化电阻轨迹,例如,印刷在管114的内表面116的第一电阻轨迹120和印刷在管114的外表面118的第二电阻轨迹120。图案化电阻轨迹沿着管114提供导电性(electrical conductivity),包括在管114的表面的导电性(例如,沿着管114的内表面116和/或外表面118设置图案化电阻轨迹)。图案化电阻轨迹能够被印刷在离子探测组件106的不同区域,包括但不限于:入口区域、反应区域等。
[0034]正如本文所描述的,电阻轨迹120提供小的有效内表面区域(例如,关于典型的可堆叠的迀移管)。进一步地,设置有一个或者多个电阻轨迹120的管114的表面至少几乎没有能够堆积污染物的间隙和/或孔,否则会使在管114中的维护程序(例如,清洁周期等)延长和/或复杂化。电阻轨迹120能够沿着管114的长度方向提供连续的、一致的和/或均匀的温度和/或电场。在公开的实施例中,电阻轨迹120的几何形状与传导轨迹的材料共同允许高电阻(例如,用于高压电源的实施例),所述传导轨迹材料具有相对较低的电阻并且可以长时间提供更好的表面电阻的稳定性。进一步地,与本发明公开的内容一致,当减少和/或最小化进入管114的内部的外部电场的穿透力时,本发明描述的结构可以在大体上垂直于管114的纵向轴线的方向减少和/或最小化电场。
[0035]正如所示出的,迀移管110可以是单一的结构,这种结构比例如典型的可堆叠的迀移管结构更可靠。进一步地,迀移管并不是必须需要外壳,因此,可以潜在的减少例如系统100的与制造和/或维修相关的费用。在实施例中,迀移管110并不是必须需要外部加热元件。例如,加热元件(例如,一个或者多个电阻轨迹120)可以设置在管114上(例如,可以设置在管114的外表面118)并且可以起到建立控制(例如,加热)管的温度的作用。正如本文所描述的,这种结构可以进一步减少系统100的成本以及制造的复杂度。在一些实施例中,设置在管114的外表面118的电阻轨迹120被配置为产生与设置在管114的内表面116的电阻轨迹120类似的电势(例如,以提高管114内部的电场的均匀性)。
[0036]如图3所示,电阻轨迹120可以配置为具有多匝线圈的螺旋电阻轨迹,该螺旋电阻轨迹邻近管114的内表面116设置。正如在本文所使用的,相对于管114的内表面116和管114的外表面118,术语“线圈”与图案化电阻轨迹的片段的部分或者全部的圆周长度有关。在一些实施例中,线圈定向为与垂直方向具有一定角度,该垂直方向由管114的纵向轴线16限定(例如,在图3和图6中所示的螺旋电阻轨迹120)。进一步地,线圈通过通常(例如,至少大体上)垂直于管114的纵向轴线126定向。例如,如图4和图5所示,电阻轨迹120可以配置有邻近管114的内表面116的多匝线圈,一匝或者多匝线圈的方向至少大体上垂直于管114的纵向轴线126。相对于管114的内表面116(如图3所示)和/或管114的外表面118(如图6所示),线圈可以与图案化电阻轨迹的片段的全部周长相关。相对于管114的内表面116(例如,图4所示,大于270°而小于360°的一匝,图5中的小于270°的线圈),线圈也可以与图案化电阻轨迹的片段的部分周长相关。
[0037]在公开的实施例中,线圈的匝数可以是不同的(例如,依赖于某一腔室的几何形状、所需要的工作电压、产生的电场的均匀性要求等)。例如,电阻轨迹120的相邻匝之间的间隙通过击穿电压限定。进一步地,电阻轨迹120的宽度可以根据电阻轨迹120和管114的纵向轴线126之间的夹角确定。例如,具有较大宽度的电阻轨迹120可以适用于电阻轨迹120与纵向轴线126之间具有较大的夹角,并且可以使材料的轨迹产生较大的偏移量。在这个问题中,匝/环或者匝/环之间的重叠部分之间的间隙可以根据能够可靠承受工作压力的最短距离进行选择,并且,相对于上述腔室的轴线,匝/环或者匝/环之间的重叠部分的宽度可以根据匝/环或者匝/环之间的重叠部分能够大体上维持垂直度的最大宽度而进行选择。在一种结构中,电阻轨迹120可以包括18匝。在另一种结构中,电阻轨迹120可以包括36匝。在进一步的结构中,电阻轨迹120可以包括72匝。然而,这些结构仅仅以实施例的形式提供并且不限制本发明所公开的内容。因此,在其他结构中,电阻轨迹包括的线圈匝数可以小于18、位于18与36之间、位于36与72之间以及大于72等。
[0038]在一些实施方式中,图案化电阻轨迹的每匝线圈串联地电连接至邻近的匝。例如,如图3所示,螺旋电阻轨迹120的相邻匝的线圈在管114的内表面116上彼此连接。参考图4和图5,电阻轨迹120的相邻匝的线圈之间也通过一个或者多个跳跃部(jumpers) 128连接在一起。正如图4和图5所示,电阻轨迹120的相邻匝线圈通过设置在管114的内表面116上的跳跃部(jumpers) 128连接在一起。
[0039]大体上参考图8至图15B,涂覆工具(applicat1n tool)可以适用于在非导电管或者半导电管的内表面和/或者外表面上涂覆不同的电阻轨迹图案。在公开的实施例中,管和涂覆工具的相对运动可以是不同的,以形成不同的电阻图案。例如,如图8所示,当管114相对于静止物或至少大体上的静止物纵向(例如,横向地)移动时,通过以可控制的(例如,至少大致为勾速)速度旋转管114而将导电墨水(conductive ink)或者胶片电阻轨迹120 (film resistive trace)涂覆至管114的内表面116和/或外表面118,例如,涂覆工具可以为墨水涂覆笔122 (ink applicat1n stylus)。管114相对于墨水涂覆笔122的运动,可以在管114的内表面116和/或外表面118上形成图案。
[0040]正如在本文所描述的,涉及管114和/或墨水涂覆笔122的运动的术语(例如“旋转”、“移动(advancing)”等)是用于相对于墨水涂覆笔122描述管114的相对运动。因此,在一些实施例中,当墨水涂覆笔122移动时,管114旋转。在其他实施例中,当管114移动时,墨水涂覆笔122旋转。在进一步的实施例中,当管114和墨水涂覆笔122中的一者或者两者移动时,管114和墨水涂覆笔122都旋转。在更进一步地实施例中,当管114和墨水涂覆笔122中的一者或者两者旋转时,管114和管114和墨水涂覆笔122都移动。在进一步地实施例中,当管114保持静止(或者至少大体上静止等)时,墨水涂覆笔122旋转并移动。
[0041]管114和/或墨水涂覆笔122的不同速度和/或者运动顺序(mot1n sequences)用于在管114上形成不同的图案。参考图9,当管114的纵向运动相对于管114的旋转运动非常慢时,包括连续导电涂层(a continuous conductive coating) 124的图案化电阻轨迹通过以可控速度旋转的管114形成在管114的相对的两端之间。这种旋转和纵向运动的相对速度的不同形成了紧密缠绕的导电螺旋。在一些实施例中,电阻轨迹120的邻近片段的重叠在管114的内表面116和/或外表面118上形成了连续导电涂层124。具有较高电阻的导电墨水和胶片可以设置在这种结构中,以实现偏移管的总电阻。
[0042]如图10所示,相对于在管114的端部的现有的电阻轨迹120的起点,在90°的方向处或者360°的另一部分的管114的端部通过重新配置涂覆工进而在管114上能够形
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