专利名称：一种环形介质阻挡放电电离装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电离装置，特别是涉及一种环形介质阻挡放电电离装置。
背景技术：
等离子体技术被广泛应用于臭氧发生、环境保护、纺织材料表面处理等领域。实现电离的方式主要包括辉光放电，介质阻挡放电，火花放电等。其中介质阻挡放电具有放电稳定，效率高，能够避免电极污染等特点，因而成为重要的电离方式之一，被广泛应用于表面处理，材料制备，材料改性，材料清洗等领域。中国专利CN200810227016.0介绍此种装置还可以用于质谱领域，作为质谱中的电离源，具有功耗低，电离效率高等优点，且在高气压下的电离呈软电离特性，使其在便携式质谱中具有重要应用价值。传统的介质阻挡放电包括平板式介质阻挡放电、共面式介质阻挡放电、轴心式介质阻挡放电。其中，轴心式介质阻挡放电可以产生离子炬，使用简便，但存在电极因放电而污染离子源等问题。中国专利CN200810018165. 6和CN201010180017. 1介绍的轴心式介质阻挡放电装置，在轴向的中心电极与介质外侧的电极之间放电，但由于同轴性难以保证，容易造成局部放电导致过热，局部过热则会导致放电不稳定，难以获得理想的离子流。
发明内容
本发明的目的在于提供一种介质阻挡放电电离装置，可作为等离子体技术应用， 也可以作为质谱的电离源。本发明要解决的技术问题是现有技术中存在的局部放电与放电不稳定的问题，以及金属电极与放电区域接触而造成污染的问题。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种环形介质阻挡放电电离装置，包括绝缘介质腔、放电电极、推斥电极、绝缘介质和供电电源，所述绝缘介质腔一端开口，另一端封闭且在靠近封闭端的侧壁上设有气体入口 ；所述放电电极为一组环形电极，紧密围绕在所述绝缘介质腔中部外面，并用所述绝缘介质包敷；所述推斥电极为圆形金属板，置于所述绝缘介质腔封闭端内部，且位于放电电极上方；所述供电电源为所述放电电极供电。进一步地，所述绝缘介质腔由玻璃、石英、陶瓷等制作而成，这些材质不但具有良好的隔热性能，还具有良好的绝缘性能，并且制作加工容易、价格较便宜。由于质谱仪本身含有较多的各种零部件，体积也不会太大，因此要求各部件在满足功能需要时，体积尽量小，因此，绝缘介质腔内径小于10mm，长度为20 200mm。进一步地，所述放电电极的数量为2 100个，电极间距为0. 1 10mm，电极宽度为0. 1 10mm。放电电极的数量、电极间距、电极宽度可根据所述绝缘介质腔大小、所需电离气体种类与需要的电极电压、功率等具体而确定。进一步地，所述推斥电极位于最上端的放电电极上方5 90mm。所述推斥电极距最上端的放电电极距离应根据绝缘介质腔大小、放电电极总高度等具体情况而确定，一般要求距离不小于5mm，以免推斥电极与放电电极形成相互干扰，而间距太大则推斥电极的电势损费会加大，这些都会导致推斥电极效果下降。进一步地，所述推斥电极施加正电压或负电压，电压范围为-1000 +1000V。电压过低，则达不到推斥效果，电压过高，则不但自身功耗增加而且会对引出电子效率产生不利影响。进一步地，所述绝缘介质为环形中空绝缘材料。进一步地，所述供电电源为高压交流电源，频率为0.6 490kHz，峰值电压为 250 80000V，工作功率为2 50W，交替施加于相邻的放电电极上。本发明具有如下优点1.由于放电电极均置于放电腔外侧，因此避免了在放电过程中金属电极蒸发或溅射而引起的金属污染，同时可避免局部放电与放电不稳定现象。2.在大气压下，可以由于空气中水汽的存在，对样品检测时发生质子转移反应，应用于质谱中时，因而具有很高的灵敏度，并且是一种软电离源。同时本电离装置还可以通入工作气体，应用于表面处理等领域。3.在低气压时，离子与分子反应较少，可以作为一种EI电离源。通过调节峰值的大小可以控制电子能量，从而提高对物种的鉴别能力。此外，由于没有加热装置的存在，比起热灯丝的EI电离源，本装置具有很强的耐氧化性。不存在局部过热、易损部件，因而具有更长的寿命。4.电离装置中的电源实际功率在IOW左右，整个电离装置的功耗比较低，有利于应用于便携式质谱。5.推斥电极的应用极大地提高了出口处的离子流。当推斥电极为正偏压时，等离子体中的电子被吸引，从而使大量的正离子在出口处被喷射。反之亦然。综上所述，本发明具有放电稳定、无电极污染、耐氧化、功耗低、寿命长、工作气压范围宽等特点，在质谱电离源、等离子体处理和材料制备方面有广阔的应用前景。
图1为本发明的结构示7图2为本发明实施方式图3为本发明实施方式图中1、绝缘介质腔；4、放电电极；7、织物；的结构示意图； 的结构示意图。
2、推斥电极；3、气体入口； 5、供电电源；6、绝缘介质； 8、锥型透镜；9、质量分析器。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。实施例1，见图2所示本发明一种环形介质阻挡放电电离装置，包括绝缘介质腔1、放电电极4、推斥电极2、绝缘介质6和供电电源5，所述绝缘介质腔1 一端开口，另一端封闭且在靠近封闭端的侧壁上设有气体入口 3 ；所述放电电极4为一组环形电极，紧密围绕在所述绝缘介质腔1中部外面，并用环形中空绝缘介质6包敷；所述推斥电极2为圆形金属板，置于所述绝缘介质腔1封闭端内部，且位于放电电极4上方；所述供电电源5为所述放电电极4供电；所述绝缘介质腔1的开口端连接织物7。所述绝缘介质腔1材料为石英，内径为9mm，长度为100mm。所述放电电极的个数为2个，电极间距为2mm，电极宽度为2mm。流入腔内的气体为氩气，流速为500mL/min，腔内气压为lX105Pa。所述推斥电极2为圆形金属板，位于最近的放电电极4上方IOmm处，施加200V正电压。所述供电电源5为高压交流电源，将电源两端电压分别交替施加于相邻的放电电极上。电源频率为9kHz，工作功率为10W。使用时，载气或载气与待测气体的混合气由所述气体入口 3进入所述绝缘介质腔 1内，当气流经过所述放电电极4区域时，放电电极4上施加的电压使气体电离，产生相应离子。当推斥电极2为正偏压时，等离子体中的电子被吸引，从而使大量的正离子在出口处被喷射，极大地提高了出口处的离子流；反之亦然。同时，由于绝缘介质腔1内气体流量较大，并在将近一个大气压下工作，在载气气流与推斥电极的共同作用下，可以形成明显的离子炬。将此离子炬应用于织物7的表面处理，可以有效地提高织物7的亲水性，易于染色。实施例2，见图3所示本发明一种环形介质阻挡放电电离装置，包括绝缘介质腔1、放电电极4、推斥电极2、绝缘介质6和供电电源5，所述绝缘介质腔1 一端开口，另一端封闭且在靠近封闭端的侧壁上设有气体入口 3 ；所述放电电极4为一组环形电极，紧密围绕在所述绝缘介质腔1中部外面，并用环形中空绝缘介质6包敷；所述推斥电极2为圆形金属板，置于所述绝缘介质腔1封闭端内部，且位于放电电极4上方；所述供电电源5为所述放电电极4供电，所述绝缘介质腔1的开口端依次连接锥型透镜8与质量分析器9。所述绝缘介质腔1材料为玻璃，内径为1mm，长度为50mm。所述放电电极的个数为 20个，电极间距为0. 2mm,电极宽度为0. 2mm。流入腔内的气体为含有Ippm苯的空气，流速为5mL/min，腔内气压为lOI^a。所述推斥电极2为圆形金属板，位于最近的放电电极4上方 5mm处，施加20V正电压。所述供电电源5为高压交流电源，将电源两端电压分别交替施加于相邻的放电电极上。电源频率为9kHz，工作功率为10W。本实施例的工作原理与实施例1基本相同，只是将产生的离子炬通过锥型透镜8 中心的锥型孔进入质量分析器9，在质量分析器9中进行气体成分分析。实施例3，见图2所示本实施例与实施例1结构基本相同，所述绝缘介质腔1材料为陶瓷，内径为9mm，长度为200mm。所述放电电极的个数为100个，电极间距为0. 8mm,电极宽度为0. 8mm。流入腔内的气体为空气，流速为5mL/min，腔内气压为lOI^a。所述推斥电极2为圆形金属板，位于最近的放电电极4上方Imm处，施加20V正电压。所述供电电源5为高压交流电源，将电源两端电压分别交替施加于相邻的放电电极上。电源频率为9kHz，工作功率为10W。实施例4，见图2所示本实施例与实施例1结构基本相同，所述绝缘介质腔1材料为石英，内径为9mm，长度为200mm。所述放电电极的个数为5个，电极间距为10mm，电极宽度为10mm。流入腔内的气体为空气，流速为5mL/min，腔内气压为lOI^a。所述推斥电极2为圆形金属板，位于最近的放电电极4上方90mm处，施加200V正电压。所述供电电源5为高压交流电源，将电源两端电压分别交替施加于相邻的放电电极上。电源频率为490kHz，工作功率为50W。
实施例5，见图2所示本实施例与实施例1结构基本相同，所述绝缘介质腔1材料为陶瓷，内径为1mm，长度为20mm。所述放电电极的个数为2个，电极间距为0. Imm,电极宽度为0. 1mm。流入腔内的气体为空气，流速为0. 5mL/min，腔内气压为5Pa。所述推斥电极2为圆形金属板，位于最近的放电电极4上方5mm处，施加-20V负电压。所述供电电源5为高压交流电源，将电源两端电压分别交替施加于相邻的放电电极上。电源频率为0. 6kHz，工作功率为21以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构思、 构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
权利要求
1.一种环形介质阻挡放电电离装置，包括绝缘介质腔(1)、放电电极G)、推斥电极 O)、绝缘介质(6)和供电电源(5)，其特征在于所述绝缘介质腔(1) 一端开口，另一端封闭且在靠近封闭端的侧壁上设有气体入口( ；所述放电电极(4)为一组环形电极，紧密围绕在所述绝缘介质腔(1)中部外围，并用所述绝缘介质(6)包覆；所述推斥电极( 为圆形金属板，置于所述绝缘介质腔(1)封闭端内部，且位于所述放电电极(4)上方；所述供电电源(5)为所述放电电极⑷供电。
2.根据权利要求1所述的环形介质阻挡放电电离装置，其特征在于所述绝缘介质腔 ⑴由玻璃、石英或陶瓷制作而成，其内径小于10mm，长度为20 200mm。
3.根据权利要求1所述的环形介质阻挡放电电离装置，其特征在于所述放电电极(4) 的数量为2 100个，电极间距为0. 1 10mm，电极宽度为0. 1 10mm。
4.根据权利要求1所述的环形介质阻挡放电电离装置，其特征在于所述推斥电极(2) 位于最上端的放电电极上方5 90mm。
5.根据权利要求1所述的环形介质阻挡放电电离装置，其特征在于所述推斥电极(2) 施加正电压或负电压，电压范围为-1000 +1000V。
6.根据权利要求1所述的环形介质阻挡放电电离装置，其特征在于所述绝缘介质(6) 为环形中空绝缘材料。
7.根据权利要求1所述的环形介质阻挡放电电离装置，其特征在于所述供电电源(5) 为高压交流电源，频率为0. 6 490kHz，峰值电压为250 80000V，工作功率为2 50W，交替施加于相邻的放电电极(4)上。
全文摘要
本发明涉及一种电离装置，特别涉及一种环形介质阻挡放电电离装置，包括绝缘介质腔、放电电极、推斥电极、绝缘介质和供电电源，所述绝缘介质腔一端开口，另一端封闭且在靠近封闭端的侧壁上设有气体入口；所述放电电极为一组环形电极，紧密围绕在所述绝缘介质腔中部外围，并用所述绝缘介质包敷；所述推斥电极为圆形金属板，置于所述绝缘介质腔封闭端内部，且位于放电电极上方；所述供电电源为所述放电电极供电。本发明的环形介质阻挡放电电离装置具有放电稳定、无电极污染、耐氧化、功耗低、寿命长、工作气压范围宽等特点，可以广泛应用于质谱电离源、等离子体处理和材料制备等方面。
文档编号H01J49/12GK102522310SQ201210002610
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者傅忠, 吴庆浩, 周振, 程平, 董俊国, 高伟, 黄正旭 申请人:昆山禾信质谱技术有限公司