[发明专利]一种BN型离子门及其制作方法

说明书

技术领域

本专利公开一种BN型离子门的设计及制作方法。BN型离子门是可用于飞行时间质谱及离子迁移谱中用于控制离子的装置。该装置基于通过改变局部电场来改变离子飞行轨迹，达到偏转或阻断离子流的作用。本专利的离子门设计简单，制作快捷，性能可靠。

背景技术

离子门是一种可用于飞行时间质谱，迁移谱等基于离子控制检测的仪器中的一种装置，起作用在于控制或者调制离子。通过在两组交替平行排列的金属丝间施加一电位差形成偏转或阻断电场，可以成功的将离子轨迹偏移或阻断。

目前用两种离子门：即Tyndall Powell(TP)门和Bradbury Nielsen(BN)门。前者使用两片前后平行排列的栅网并施加反向于原电场的阻断电场来实现离子控制。后者则使用两组等间距交替排列的平行金属丝形成共平面或者平行平面，在其间施加一小电场来控制离子的通过或者偏转离子。

近年来文献中报导了多种BN门的制作方法，包括基于机械纺织、微加工技术等的方法。这些方法都能制作出质量很好的离子门，但往往存在工艺复杂、制作耗时长、易损坏且成本高的特点(参见文献Sens.Actuator B-Chem.118，338(2006)；Rev.Sci.Instrum.76，3(2005)；J.Am.Soc.Mass.Spectrom.18，1901(2007))。

发明内容

本发明的目的是提供一种BN型离子门及其简单、快速、可靠的离子门制作方法。

为达到此目的，本发明采用的技术方案为：

离子门由PCB工艺制作的基材和金属丝组和组成。基材上设有PCB刻蚀的两组覆铜线，其上设有穿金属丝小孔和接电小孔。该两组铜线之间绝缘。两组金属丝通过小孔在平行于基材的平面上形成交替排列、互相绝缘的等间距平行的金属丝平面。

具体为：

一种BN型离子门，包括中部设有孔洞的板状基材和第一金属丝组和第二金属丝组，

基材表面在孔洞的二侧分别设有覆铜线，两组覆铜线的一端分别设有接电小孔；

于孔洞的上方第一金属丝组和第二金属丝组中的金属丝的相互交错平行基材板面排布，第一金属丝组(2)中的金属丝的一端与两组覆铜线(4)中的一组固定连接，第二金属丝组(3)中的金属丝的一端与两组覆铜线(4)中的另一组固定连接，金属丝的另一端固定在基材上，两组覆铜线之间相互绝缘；第一金属丝组和第二金属丝组于基材的表面上形成交替排列、互相绝缘的等间距平行的金属丝平面。

所述基材是选用绝缘性电路板基材，通过印刷电路板PCB技术制作的而成的；基材上设有PCB刻蚀的两组覆铜线。

覆铜线上均匀设有贯穿基材的穿金属丝小孔，第一金属丝组和第二金属丝组中的金属丝一端的分别通过穿金属丝小孔与两组覆铜线固连；相对应的在金属丝的另一端也同样设有贯穿基材的穿金属丝小孔，金属丝的另一端通过穿金属丝小孔固定在基材上。

两组覆铜线间相互对称；两组覆铜线的一端分别设有贯穿基材的接电小孔。

所述离子门的制作方法：

1)选用绝缘性电路板通过印刷电路板PCB技术制作基材，于基材中部开孔洞；于基材上孔洞两PCB刻蚀两组相互对称覆铜线；于基材上和覆铜线上通过PCB技术刻蚀穿金属丝小孔，小孔排布成能形成等间距共平面金属丝阵列的结构；

两组覆铜线的一端分别通过PCB技术刻蚀贯穿基材的接电小孔；

2)第一金属丝组和第二金属丝组中的金属丝可以采用柔性或刚性材质；

采用刚性材质时，分段折弯嵌入到对应的阵列小孔中并将金属丝处于基材表面的两端固定，两组金属丝形成共平面、等间距交替排列的、互相绝缘的金属丝平面；

或，采用柔性材质时，金属丝直接穿入到对应的阵列小孔中并将金属丝处于基材表面的两端固定，两组金属丝形成共平面、等间距交替排列的、互相绝缘的金属丝平面。

两组覆铜线分别通过其的接电小孔与外电源相连；通过基材上的覆铜线及接线小孔给两金属丝组施加控制离子的电位差。

本发明是一种基于电路板印刷技术(PCB)的基材的BN型离子门的设计与制作。该方法具有结构简单，制作方法简单省时、性能可靠、不易损坏等特点，可以实现批量加工。基材可以采用普通的绝缘电路板材质如环氧树脂，也可采用高性能的聚四氟乙烯、聚酰亚胺等，以获得高的耐热性能。

BN型离子门是可用于飞行时间质谱及离子迁移谱中用于控制离子的装置。该装置基于通过改变局部电场来改变离子飞行轨迹，起到偏转或阻断离子流的作用。本发明的离子门设计简单，制作快捷，性能可靠。