[发明专利]一种小型磁偏转质谱计离子源

说明书

技术领域

本发明涉及一种小型磁偏转质谱计离子源，属于仪器仪表技术领域。

背景技术

磁偏转质谱计主要由离子源、磁分析器、离子接收器和电测系统组成。现有的磁偏转质谱计普遍存在的缺点为功耗高、体积大、质量重，因此不适合便携式气体成分检测以及空间环境的探测。

为满足小型磁偏转质谱计小型化的需求，其离子源也需要相应的小型化。而现有技术中的离子源普遍存在质量和体积都偏大的缺点，不能满足小型磁偏转质谱计的使用要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种功耗低、体积小、质量轻、灵敏度高的小型磁偏转质谱计离子源。

本发明提供了一种小型磁偏转质谱计离子源，包括气体样品入口，电离室，灯丝，发射电极，收集电极，永久磁铁，聚焦电极，加速电极，引出狭缝，电离室一端与气体样品入口相连，在另一端设置有离子出口；电离室内部设置有灯丝，两端分别设置发射电极和收集电极；电离室置于永久磁铁形成的磁场中，在电离室出口处依次设置有聚焦电极，加速电极和引出狭缝。

本发明的工作原理为：当灯丝发射出的电子，在永久磁铁提供的外加磁场和加速电压的共同作用下，旋转加速经过电离室。在电离室中，加速电子碰撞气体样品分子使其电离，最后电子束被相对电离室为正电位的电子收集电极所接收，而电离后的气体正离子被聚焦电极，加速电极和引出狭缝构成的离子光学系统聚焦引出，进入磁分析器。

有益效果

本发明与现有技术相比的优点在于：在已有离子源的基础上，将离子光学引出、聚焦系统简化，去除了α缝、β缝，缩短了离子的引出距离，从而减小了离子源的质量和体积。

附图说明

图1为本发明所述离子源原理图。

其中，1-气体入口，2-电离室，3-推斥极，4-灯丝1，5-灯丝2，6-发射极，7-收集极，8-永久磁铁，9-聚焦极，10-加速极，11-引出缝。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的优选实施方式。

图1为根据本发明实现的一个小型磁偏转质谱计离子源原理图，由气体样品入口1，电离室2，灯丝，发射电极6，收集电极7，永久磁铁8，聚焦电极9，加速电极10，引出狭缝11，电离室2一端与气体样品入口1相连，在另一端设置有离子出口；电离室2内部设置有灯丝，两端分别设置发射电极6和收集电极7；电离室2置于永久磁铁8形成的磁场中，在电离室2出口处依次设置有聚焦电极9，加速电极10和引出狭缝11。

该小型磁偏转质谱计离子源电离室2内部两端分别设置灯丝14和灯丝25，双灯丝结构可以实现当一个灯丝不能正常工作时随时自动切换。

该小型磁偏转质谱计离子源设置了离子推斥极，用来改善电离室内的电场分布，提高其灵敏度；

该小型磁偏转质谱计离子源的聚焦电极9采用离子束纵向聚焦电极，减小离子束纵向散角；

引出狭缝和聚焦电极组成了一个双透镜结构，引出狭缝位于电离室底部。该小型磁偏转质谱计离子源引出狭缝电位V2设置为比电离室2电位V1低1％～3％，离子室2内部的电场E1近似为0。其余电极间的场强和距离如图1所示。

该小型磁偏转质谱计离子源的工作原理为：

当灯丝发射出的电子，在永久磁铁8提供的外加磁场0.03～0.05T和加速电压发射电极6和收集电极7之间的电位差的共同作用下，旋转加速经过电离室。在电离室中，加速电子碰撞气体样品分子使其电离，最后电子束被相对电离室为正电位的电子收集电极所接收，而电离后的气体正离子被聚焦电极9，加速电极10和引出狭缝11构成的离子光学系统聚焦引出，进入磁分析器。