一種三電極結構的氦離子化檢測器制造技術

一種三電極結構的氦離子化檢測器，其特征在于，包括：放電室組件包括放電室，用于產生亞穩態氦離子；電離室組件包括電離室，設置于所述放電室組件下方，所述電離室通過通道與所述放電室相通，所述電離室內臨近所述通道下端部設置接地電極，用于屏蔽電磁噪聲進入電離室。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及本專利技術涉及氣體檢測
，具體涉及一種三電極結構的氦離子化檢測器。
技術介紹
在石油化工、制藥、化妝品生產部門等廢水廢氣的排放監測，建筑裝飾材料、家具釋放的有毒、有害氣體現場檢測，辦公大樓、居室內空氣監測，食品、農副產品、綠色蔬菜中農藥殘留等現場檢測，環境大氣質量監測網，水質監測網等定點連續檢測，汽車尾氣綜合測試，毒品、刑偵、藥物現場檢測，易燃物、爆炸物及其殘留物現場分析等領域中，需要大量高靈敏度、廣譜檢測器來實現現場分析或在線監測。在氣體檢測器中，氦離子化檢測器(HID)具有檢測范圍廣、靈敏度高、分析速度快等特點，是色譜領域中非常重要且應用廣泛的一種檢測器。現有的氦離子化檢測器中，在噪聲屏蔽技術存在很大的缺陷，從而影響了檢測器的檢測靈敏度及一致性，這成為該技術應用與發展的最大障礙。氦離子化檢測器的噪聲的主要來源于：(1)高頻高壓脈沖電源噪聲；(2)離化室中的電極(收集極與發射極)受到高能氦離子輻射，產生光電效應。這些背景噪聲，會嚴重影響基線大小及基線漂移，降低檢測器的靈敏度及一致性。
技術實現思路
(一)要解決的技術問題鑒于上述技術問題，為了克服上述現有技術的不足，本專利技術提出了一種三電極結構的氦離子化檢測器。(二)技術方案根據本專利技術的一個方面，提供了一種三電極結構的氦離子化檢測器，其特征在于，包括：放電室組件包括放電室，用于產生亞穩態氦離子；電離室組件包括電離室，設置于所述放電室組件下方，所述電離室通過通道與所述放電室相通，所述電離室內臨近所述通道下端部設置接地電極，用于屏蔽電磁噪聲進入電離室。(三)有益效果從上述技術方案可以看出，本專利技術具有以下有益效果：(1)采用三電極結構，在電離室內頂部設置接地電極，該接地電極可以屏蔽高壓脈沖電源的電磁噪聲以及外部的電磁噪聲進入電離室，可以提高檢測器的靈敏度及一致性；(2)第一絕緣屏蔽層設置緊貼接地電極、狹路通道設置，位于兩者之間，用于阻止高能氦離子直接輻射到接地電極上，產生光電效應，從而增大背景噪聲；(3)第二絕緣屏蔽層對并行設置的發射極和收集極遮擋，能有效阻擋高能量的氦離子轟擊其表面而產生光電效應，從而避免增大背景噪聲。(4)收集極與發射極位于同一水平面上，且兩電極相對面平行設置，且相對距離較小，減少了電離室的死體積，提高了電子一次捕獲效率，從而提高了檢測靈敏度，此外，亦可大幅減少載氣流速，有利于HID檢測器的小型化。附圖說明圖1為本專利技術實施例中三電極結構的氦離子化檢測器結構示意圖；圖2為圖1中收集極和發射極的結構示意圖。【主要元件】1-1-第一放電電極；1-2-第二放電電極；2-氦氣入口；3-發射極；4-收集極；5-接地電極；6-狹路通道；7-1-第一絕緣屏蔽層；7-2-第二絕緣屏蔽層；8-色譜柱；9-尾氣出口；10-放電室；11-電離室。具體實施方式本專利技術某些實施例于后方將參照所附附圖做更全面性地描述，其中一些但并非全部的實施例將被示出。實際上，本專利技術的各種實施例可以許多不同形式實現，而不應被解釋為限于此數所闡述的實施例；相對地，提供這些實施例使得本專利技術滿足適用的法律要求。為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本專利技術進一步詳細說明。本專利技術實施例提供一種三電極結構的氦離子化檢測器，如圖1所示，其主要包括放電室10和電離室11兩個腔室，其中放電室10位于電離室11上側，氦氣入口2從氦離子化檢測器頂部垂直連通至放電室10，一對高壓脈沖電源放電電極，即第一放電電極1-1與第二放電電極1-2設置于放電室10內，且在同一水平線上，兩放電電極之間的連線與氦氣入口2的延長線垂直相交，使得有氦氣入口2充入的氦氣可以快速到達兩放電電極之間被激發。狹路通道6連通放電室10和電離室11，其設置在兩放電電極之間的連線的下方，且與氦氣入口2共軸，狹路通道6具有不吸收光子的特性，可以采用藍寶石管、石英管、玻璃管等，優選采用藍寶石管。接地電極5，位于電離室11內頂部位置，呈環形，優選為圓環形，設置于狹路通道6下方，且臨近狹路通道6設置，用于屏蔽高壓脈沖電源的電磁噪聲以及外部的電磁噪聲進入電離室，第一絕緣屏蔽層設置7-1緊貼接地電極5、狹路通道6設置，位于兩者之間，用于阻止高能氦離子直接輻射到接地電極上，產生光電效應，從而增大背景噪聲。發射極3和收集極4相對設置于電離室11內，且位于同一水平面上，其中發射極3和收集極4之間加載一高壓，以形成一個強電場，使樣品組分被高能氦離子電離成離子或電子后，被上述強電場加速，從而被收集極4快速高效捕獲。發射極3和收集極4通過第二絕緣屏蔽層7-2屏蔽并緊貼在接地電極5的下方，第二絕緣屏蔽層7-2對并行設置的發射極3和收集極4遮擋，能有效阻擋高能量的氦離子轟擊其表面而產生光電效應，從而避免增大背景噪聲。發射極3與高壓電源連接，收集極4與外部的信號采集系統連接。如圖2所示，相對設置的發射極3和收集極4的相對面平行設置，相對部分優選呈半圓形，兩者之間的距離較小，為0.5mm～2mm，較少了電離室11的死體積，提高了電子一次捕獲效率，從而提高了檢測靈敏度，此外還可以大幅減少載氣流速，可將傳統HID的載氣流速從30～50ml/min減少到3～10ml/min，有利于HID檢測器的小型化。分析樣品被載氣輸送到色譜柱8，在色譜柱8內進行組分分離，經分離的各組分順序進入電離室，組分在高能氦離子的作用下，瞬間電離能離子和電子。色譜柱8與尾氣出口9位于發射極3和收集極4下方，且位于同一水平線上，分別位于電離室11的兩側端部。當在放電室10內的兩個放電電極上加以高壓電后，(電壓范圍在500～2000V，頻率在10～120KHz)，這樣會在兩電極間形成一個強電場而放電，由氦氣入口2充入的高純度氦氣經過電場區域，就會在電場的作用下，被激發至亞穩態再躍遷到基態，發射出寬度范圍為13.5～24.8eV亞穩態氦離子，這種高能量氦離子通過狹路通道6進入電離室11，可使包括氖在內的一切物質分子電離，因此，氦離子化檢測器是一種通用型檢測器。本實施例中，三電極結構的氦離子化檢測器中的放電電極1-1，1-2采用耐高壓、耐氧化的鉑Pt或鎢或其他金屬，兩放電電極間的距離為0.5～2mm。兩放電電極加載的電壓為一個高壓脈沖電壓，電壓范圍在500～2000V，頻率在10～150KHz。放電室10與電離室11的通道是優選為無色藍寶石管，內徑為0.5～3mm，長度為2～8mm。電離室11的腔壁由四氟乙烯或聚醚醚酮材料加工，其腔體積為10～40微升。電離室11的尾氣出口9的直徑為2～5mm，其大小要保證尾氣能順暢排除池體。第一絕緣屏蔽層7-1和第二絕緣屏蔽層7-2是由聚四氟乙烯或聚醚醚酮材料加工，其厚度為0.05～0.5mm。接地電極5是由導電良好的銅或不銹鋼加工，其厚度為0.05～0.5mm。收集極4和發射極3是由導電良好的銅或不銹鋼加工其兩者的間距為0.5～2mm。應注意，附圖中各部件的形狀和尺寸不反映真實大小和比例，而僅示意本專利技術實施例的內容。實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來限制本專利技術的保護范圍。并且上述實施例可基于設計及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種三電極結構的氦離子化檢測器，其特征在于，包括：放電室組件包括放電室(10)，用于產生亞穩態氦離子；電離室組件包括電離室(11)，設置于所述放電室組件下方，所述電離室(11)通過通道與所述放電室(10)相通，所述電離室(11)內臨近所述通道下端部設置接地電極(5)，用于屏蔽電磁噪聲進入電離室(11)。

【技術特征摘要】
1.一種三電極結構的氦離子化檢測器，其特征在于，包括：放電室組件包括放電室(10)，用于產生亞穩態氦離子；電離室組件包括電離室(11)，設置于所述放電室組件下方，所述電離室(11)通過通道與所述放電室(10)相通，所述電離室(11)內臨近所述通道下端部設置接地電極(5)，用于屏蔽電磁噪聲進入電離室(11)。2.根據權利要求1所述的氦離子化檢測器，其特征在于，所述放電室組件還包括：第一放電電極(1-1)與第二放電電極(1-2)，兩者水平相對設置于所述放電室(10)內，用于激發充入所述放電室(10)內的氦氣產生亞穩態氦離子；氦氣入口(2)，垂直連通所述放電室(10)頂部，用于向所述放電室(10)內沖入所述氦氣。3.根據權利要求1所述的氦離子化檢測器，其特征在于，所述電離室組件還包括：發射極(3)和收集極(4)，兩者水平相對設置于所述電離室(11)內，且位于所述接地電極(5)下方，用于形成電場，加速被由所述通道進入電離室(11)的所述亞穩態氦離子電離的樣品組分，所述收集極(4)捕獲所述樣品組分，完成樣品檢測。4.根據權利要求3所述的氦離子化檢測器，其特征在于，所述電離室組件還包括：第一絕緣屏蔽層(7-1)，設置所述電離室(11)內，位于所述接地...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫建海，
申請(專利權)人：中國科學院電子學研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11