球-壳结构电晕电离离子源的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉安全检测领域，尤其涉及一种球-壳结构电晕电离离子源。
【背景技术】
[0002]随着基于不对称波形离子迁移谱（High-fieId asymmetric Ion MobilitySpectrometry，简称FAIMS)和离子迁移谱（Ion Mobility Spectroscopy，简称IMS)技术的爆炸物、毒品检测设备的不断进步，小型化、快速化、无核化成为本类产品进步的主要方向。配套FAIMS和IMS使用的离子源绝大多数为人工放射源Ni63和H3，由于放射源本身的采购存储和废弃物销毁都手续复杂且成本较高，对人体安全造成一定隐患，故非放射性离子源的研发一直是重点的技术攻关项目。
[0003]现有的非放射性离子源:PID光致电离，贵金属薄膜光电子源，介质阻挡放电以及电喷雾，均对环境温度，真空度或流体介质类型有特定要求，在应用时更多配合内封闭或内真空环境的MS与质谱仪中。对于大气环境中使用的基于FAMS技术的产品很难做到结合。
[0004]而电晕放电离子源恰好是在常温常压下运行的放电离子源，且电荷推动模式为气流推动，与FAMS设备中电荷推进方式相同，故能做到很好的结合使用。
[0005]但现有的电晕放电离子源电离后的空气无法被气流稳定带走，或在带走时存在大量损耗，使得其电离效率较低。此外，传统电晕电离装置往往采用脉冲型，每个脉冲周期将电压增加至发生火花放电时停止，此种方式虽然能够得到较高的电离效率，但放电瞬间会引入较多的高频高幅值干扰，由于IMS和FAIMS本身都属于弱信号放大装置，放电引起的干扰会严重影响信号的采集。因此，提供一种具有高电离效率，稳定性高的电晕电离离子源成为亟待解决的问题。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型提供一种球-壳结构电晕电离离子源，可提高电离效率，并且具有较高的稳定性与较强的适应性。
[0007]本实用新型提供一种球-壳结构电晕电离离子源，包括：
[0008]负高压输出装置及球-壳结构电晕电离放电装置；
[0009]所述球-壳结构电晕电离放电装置包括:球端放电棒以及半圆形球壳;所述球端放电棒包括:放电球体以及连接金属杆；
[0010]所述负高压输出装置的输出端与所述球端放电棒相连;所述放电球体的球心与所述半圆形球壳的球心重合放置，所述放电球体的外表面与所述半圆形球壳的内表面相距预设距离。
[0011]优选地，所述离子源还包括:反馈电路；
[0012]所述反馈电路的输入端与所述半圆形球壳相连，所述反馈电路的输出端与所述负高压输出装置相连，以调节所述负高压输出装置的输出电压。
[0013]优选地，所述负高压输出装置与所述球端放电棒通过镇流电阻相连。
[0014]优选地，所述负高压输出装置包括:驱动电压源、振荡电路、大功率绝缘栅双极型晶体管、变压器以及整流电路；
[0015]所述驱动电压源与所述振荡电路分别与所述大功率绝缘栅双极型晶体管相连;所述大功率绝缘栅双极型晶体管输出端与所述变压器的输入端相连;所述变压器的输出端与所述整流电路相连;所述整流电路的输出端与所述球端放电棒相连。
[0016]优选地，所述振荡电路的输入端与所述变压器的初级线圈相连。
[0017]优选地，所述放电球体的直径小于等于3mm。
[0018]优选地，所述放电球体的表面最大误差小于等于0.63μηι。
[0019]优选地，所述连接金属杆的直径小于等于2mm。
[0020]优选地，所述半圆形球壳与所述放电球体的球心重合度误差小于等于0.02mm。
[0021 ]由上述技术方案可知，本实用新型的球-壳结构电晕电离离子源，通过负高压输出装置向球端放电棒输出负高压，增加了放电球体与半圆形球壳之间的电晕有效面积，并通过反馈电路调节负高压输出装置的输出电压。由此，提高了离子源的电离效率，并且提高其稳定性与适应性。
【附图说明】
[0022]图I为本实用新型一实施例提供的球-壳结构电晕电离离子源的结构示意图；
[0023]图2为本实用新型另一实施例提供的球-壳结构电晕电离离子源的结构示意图；
[0024]图3为图2中负高压输出装置的结构示意图；
[0025]图4为图2中反馈电路的电路原理图；
[0026]图5为图2中馈电路测量的电压波形示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0028]图I示出了本实用新型实施例提供的球-壳结构电晕电离离子源的结构示意图，如图I所示，本实施例的球-壳结构电晕电离离子源，包括：
[0029]负高压输出装置11及球-壳结构电晕电离放电装置12。
[0030]优选地，球-壳结构电晕电离放电装置12包括：球端放电棒121以及半圆形球壳122。
[0031 ]球-壳结构有效地增加电离空间面积，从而增大电离效率。此处，采用球-壳结构可使其内球面的电离空气更易被气流带出，从而减小损耗。
[0032]优选地，所述球端放电棒121包括:放电球体1211以及连接金属杆1212。
[0033]在实际应用时，为使离子源可的生电晕电离，并保持稳定，上放电球体1211的直径小于等于3mm，连接金属杆1212的直径小于等于2mm。半圆形球壳122的直径小于等于5mm。
[0034]优选地，上述放电球体1211的球心与所述半圆形球壳122的球心重合放置，放电球体1211的外表面与所述半圆形球壳122的内表面相距预设距离。
[0035]应该说明的是，由于放电球体1211的外表面与半圆形球壳122的内表面之间的距离决定了负向电晕电压的临界点，因此要将上述两者设置为预设距离。
[0036]举例来说，可将放电球体1211的外表面与半圆形球壳122的内表面122之间的距离设置在2mm?2. 5mm之间。
[0037]在实际应用时，上述负高压输出装置11的输出端与所述球端放电棒121相连。
[0038]上述的负高压输出装置11向球端放电棒121输出负高压，并不断增加电压值，使放电球体1211与半圆形球壳122之间形成电场，产生稳定的电晕电离，使其适合与气流推进型FA頂S离子迀移管相结合。
[0039]本实施例的球-壳结构电晕电离离子源，通过负高压输出装置向球端放电棒输出负高压，增加了放电球体与半圆形球壳之间的电晕有效面积，并通过反馈电路调节负高压输出装置的输出电压。由此，提高了离子源的电离效率，并且提高其稳定性与适应性。
[0040]作为一种优选方式，上述的球-壳结构电晕电离离子源，还包括图2所示的反馈电路13，其电路原理图如图4所示。
[0041]反馈电路13的输入端与上述的半圆形球壳122相连，反馈电路13的输出端与负高压输出装置11相连，用以调节所述负高压输出装置11的输出电压。
[0042]在实际应用中，上述的反馈电路13用于监测电晕放电的状态，并根据放电情况调节负高压输出装置11的输出电压，以保持稳定的电晕电离状态。上述的半圆形球壳122与反馈电路13连接后，反馈电路需要接地处理，即半圆形球壳122通过反馈电路13接地处理。
[0043]优选地，上述负高压输出装置11与球端放