专利名称：一种用于产生四极电场的射频电源的制作方法
技术领域：
本发明属于电子仪器技术领域，具体涉及一种用于产生四极电场的射频电源。
背景技术：
四极质谱仪是一种常用的化学分析仪器。四极质谱仪的核心部件是由四极杆质量分析 器以及它的工作电源所组成。如图1所示。11， 12， 13和14是组成四极杆质量分析器的 四根柱形电极。在实际使用中，电极11和13连接在一起形成一个接线15，电极12和14 连接在一起形成另一个接线16。 17即为此四极杆质量分析器的工作电源。它为一个输出 电压可调节的高频交流电源，即所谓的射频电源。射频电源17的输出电压信号通过接线 15和16连接到四极杆电极上。在此射频电源17的作用下，在四根电极所围成的区域内产 生以四极电场为主的电场分布。此电场即为四极质量分析器，或四极离子导引的工作电场。
由于四极质谱仪所要求的高质量分辨能力，和高工作稳定性，对驱动四极杆质量分析 器的射频电源有很高的要求。传统的射频电源一般都比较复杂，其体积一般也较大。
随着电子技术的不断进步，用于驱动四极杆质量分析器的射频电源的电路有越来越简 单的趋势，但此类射频电源的升压变压器却很难縮小，其主要原因是必须保证变压器的初、 次级都有比较高的Q值，和一定的电感量。传统的升压变压器一般采用空气介质来绕制线 圈，因此，其线圈的体积和圈线都比较大。
本发明提出了一种有磁芯的升压变压器，它能大大减少线圈的圈数和体积。和以前的 升压变压器相比较，在性能相同的情况下，本发明给出的变压器的体积可以只有传统升压 变压器的几十分之一。其结构也更为简单，造价也将变得更便宜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种体积小巧、结构简单、造价便宜的用于产生四极电场的射 频电源。
本发明用于产生四极电场的射频电源，其升压变压器采用有铁氧体磁芯的线圈组成。 这样可以使得升压变压器的体积变得很小，其整个射频电源的制作变得更简单和更便宜。
本发明提出的用于产生四极电场的射频电源，由电子线路和升压变压器所组成，其详 细结构和工作原理如图2所示。具体由振荡器21、可调增益放大器22、计算机23、固定 增益放大器24、升压变压器25和反馈网络26经电路连接组成。其中
振荡器21为一个常规振荡器电路，主要由场效应管和固定频率的晶体振荡器及其他的 电子元件所组成。它的主要功能是产生一个频率稳定性高，且具有固定振幅的正弦波电压
信号。
可调增益放大器22由乘法器实施。由前级振荡器21所产生的正弦波信号加载在乘法 器的一个输入端，乘法器的另一个输入端则用于接收计算机23给出的控制信号。本可调 增益放大器的输出信号与计算机的信号成正比。
由于此后各级的放大倍率都是固定的，因此整个电源最后的输出信号大小将只与计算 机23的输入信号相关，即电源的输出信号大小由计算机控制。
固定增益放大器24包括电压电流放大器。它的主要功能是将可调增益放大器22输出 的信号进行功率放大，从而驱动升压变压器25的初级线圈。固定增益放大器24可由功率 三极管或者场效应管以及其它电子元件构成，是一个常规的固定增益放大器电路，它的输 出是一个差分信号。
在升压变压器25的次级线圈中，有一个负反馈网络26连接到固定增益放大器24输入 端，固定增益放大器24，包括升压变压器部分的电压放大倍数是固定不变的。因此，本发 明给出的射频电源，其输出频率是不变的，它的输出电压幅度将唯一受计算机所控制，其 稳定性也将非常好。
图3给出了本发明的射频电源中升压变压器的结构示意图，它是由初级线圈31 (Ll) 和32 (L2)，次级线圈33 (L3)和34 (L4)，以及磁芯35等组成。它采用两个铁氧体磁 芯，有两个初级线图和两个次级线圈，其中，两个次级线圈分别绕在每个铁氧体磁芯的一 侧，两个初级线圈的每一匝同时穿过两个磁芯。
本发明中，所用的磁芯的形状可以是磁环，也可以C型，E型或^型等。 实际使用结果表明，由本发明制作的升压变压器具有较高的Q值。使用这种分压变压 器制作的射频电源工作状况良好。本发明给出的射频电源也可以用于其它仪器，如可以作 为四极离子导引，六极离子导引，八极离子导引，或四极离子阱的工作电源等。
图l:四极杆质量分析器及其工作电源装置示意图。
图2:本发明给出的新型射频电源结构示意图。
图3:本发明给出的射频电源中升压变压器的结构示意图。
图中标号11， 12， 13和14是组成四极杆质量分析器的四根柱形电极。11和13连
接在一起形成一个接线15， 12和14连接在一起形成另一个接线16。 17为此四极杆质量 分析器的工作电源，即射频电源。
21为前级振荡器，22为可调增益放大器，23为计算机，24为固定增益放大器，25为 升压变压器，26为负反馈网络。
31， 32为升压变压器的初级线圈L1和L2， 33, 34为升压变压器的次级线圈L3和L4， 35为升压变压器的磁芯。
具体实施例方式
升压变压器中，次级线圈33和34分别绕制在两个铁氧体磁环的一侧，两个铁氧体磁 环中心对准，次级线圈33和34上下对准装配于固定架上；固定架上有一缺口，两个铁氧 体磁环没有绕线圈的部分同时暴露在该缺口上；初级线圈31和32绕制在固定支架的缺口 处，并且，初级线圈31和32的每一匝都由下而上同时穿过所述的两个铁氧休磁环，线圈 中央引出中心抽头。
升压变压器的制作方式如下
1， 在两个铁氧体磁环上的一侧，分别绕制次级线圈33 (L3)和34 (L4);
2， 将分别绕制次级线圈33 (L3)和34 (L4)的两个磁环中心对准，绕制的L3和 L4部分上下对准装配在固定架上，并使固定架预留一个缺口，使得两个磁环没有绕线圈的 部分同时暴露在缺口上。
3， 在支架的缺口处绕制初级线圈31 (Ll)和32 (L2)，且L1和L2的每一匝都由 上而下同时穿过两个磁环。线圈L1和L2采用连续绕制，然后在连续绕制的线圈中央引出 中心抽头。初级线圈31 (Ll)和32 (L2)也可以看作是一个具有中心抽头的线圈。
射频电源按图2所示制备。振荡器21、可调增益放大器22、固定增益放大器24均采 用常规的电路结构。
当此射频电源工作时，由振荡器21产生一个频率稳定性高，且具有固定振幅的正弦波 电压信号，并传输到下面的可调增益放大器22的输入端，并由可调增益放大器22进行信 号放大。
可调增益放大器22输出的信号通过下一级的固定增益放大器24进行功率放大，这里 的功率放大包括电压和电流的放大。由固定增益放大器24输出的差分信号加载到升压变 压器25的初级线圈31 (Ll)和32 (L2)上。
升压变压器将加载在初级线圈31和32上的信号的幅度进行放大，经此升压变压器放 大后的信号通过次级线圈33 (L3)和34 (L4)输出。次级线圈33 (L3)和34 (L4)的输 出信号是射频电源的最终输出信号。
射频电源的最终输出信号是两个幅度相等且相位相差180°的交流电压信号。
本发明中，所述的升压变压器的两个磁芯，可以是上述的磁环形状，也可以用其它形 状的磁芯代替，如可以是C型，E型或n型等。这些磁芯可以象磁环一样组合成闭合磁路。
权利要求
1，一个用于产生四极电场的射频电源，由振荡器、可调增益放大器、固定增益放大器、升压变压器、负反馈网络和计算机经电路连接组成，其特征在于，所述的升压变压器采用两个铁氧体磁芯，有两个初级线图和两个次级线圈，其中，两个次级线圈分别绕在每个铁氧体磁芯的一侧，两个初级线圈的每一匝同时穿过两个磁芯。
2， 根据权利要求1所述的射频电源，其特征在于所述的升压变压器的两个磁芯形状为磁环，或者为c型、E型或n型。
全文摘要
本发明属于电子仪器技术领域，具体为一种可用于产生四极电场的射频电源。它是由一个有磁芯的升压变压器和其它电子线路所组成，该升压变压器采用两个铁氧体磁芯，有两个初级线图和两个次级线圈，其中，两个次级线圈分别绕在每个铁氧体磁芯的一侧，两个初级线圈的每一匝同时穿过两个磁芯。本发明中的升压变压器与传统的升压变压器相比较，在性能相同的情况下，体积只有传统升压变压器的几十分之一。因此本发明的射频电源结构简单，造价便宜，可以用作四极质谱仪，四极离子导引，或四极离子阱质谱仪的工作电源。
文档编号H01F27/28GK101383218SQ20081003960
公开日2009年3月11日 申请日期2008年6月26日 优先权日2008年6月26日
发明者丁传凡, 刘先年, 戴志国, 李晓旭, 汪源源 申请人:复旦大学