[实用新型]分立式碳纳米管阵列放电电离源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电离源，具体是一种分立式碳纳米管阵列放电电离源，属于电离技术领域。

背景技术

目前，离子迁移谱技术已经成为分析领域中痕量化学物质检测的重要方法之一。离子迁移谱技术无需真空环境，可直接在常压下工作，功率要求较低，检测速度快，因而很容易做成小型便携式的仪器，特别适用于现场实时检测以及各类在线实时分析。

离子源是离子迁移谱等分析仪器的关键技术之一。目前，在离子迁移谱技术中应用最为广泛的离子源是放射源。放射源主要采用放射β射线的63Ni源，还有部分是采用放射β射线的氚源和放射α射线的241Am源。用放射源作为离子源主要优点是其工作稳定性高、可靠性好，无需外部的电源。但由于其放射性需要的特殊安全措施使它在实际应用中带来许多的麻烦，全世界各个国家对放射源的使用都是严格管控，放射源的使用和保管需要申请执照和并经特别审批，这大大限制了离子迁移谱技术的推广和使用。另外，用放射源作为离子源产生的离子浓度不够高，导致传统的离子迁移谱信号比较弱，线性范围小。因此人们开始积极探索非放射性离子源。其中，电晕放电（Corona Discharge, CD）离子源是研究较多的一种非放射性离子源。电晕放电电晕放电是一种可在大气环境下产生的气体放电现象，常发生在极不对称电场下。可以采用针对面的方式放电，即将一个端头尖锐金属丝作为一个电极，在其附近2-10 mm处的金属板、金属网或金属圈作为其对电极。在放电的间隙处，会生成与采用放射源相似的离子。这种电离源无辐射，产生的离子流相对较高，设计安装比较简单。

如中国CN 103137417A号发明专利中公布了一种电晕放电装置以及具有该电晕放电装置的离子迁移谱仪，该发明提供了一种电晕放电装置，该电晕放电装置包括：第一电极，所述第一电极包括：大致柱状的第一内腔部分，和与第一内腔部分相连通的大致锥形的第二内腔部分，所述第二内腔部分在远离所述第一内腔部分的方向上横截面面积逐渐增大。还包括：通过所述第一电极的开口从所述第一电极的外部插入所述第一电极的内部的第二电极，该第二电极具有针状形状。第二电极11 利用不锈钢、钨、镍、铂等抗氧化金属制成。第一电极可用普通金属表面镀镍而成。但是电晕放电与针尖的曲率半径有关，需要较高的电压或放电尖端的曲率半径很小才能获得局部高电场，而金属针尖尖端制造困难，其大小通常只能控制在几到几十微米级别。另外，采用金属的放电针尖很容易被腐蚀，这会降低电离源的工作稳定性，其寿命有限。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中电晕放电的放电电极采用金属制造不仅生产难度大并且容易被腐蚀，降低电离源稳定性的问题，从而提供一种曲率半径小且稳定性好不易被腐蚀的采用碳纳米管进行电晕放电的分立式碳纳米管阵列放电电离源。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种分立式碳纳米管阵列放电电离源，包括电源；

碳纳米管阵列放电电极包括基层，所述基层上设置有分立式针尖阵列，在所述分立式针尖阵列上竖直长出有碳纳米管。

所述基层为硅片。

所述分立式针尖阵列为在所述硅片上采用深反应刻蚀后形成的垂直于所述硅片的分立式针尖阵列，在所述分立式针尖阵列上竖直长出单根或多根碳纳米管。

所述碳纳米管的端部的曲率半径为20-90nm。

所述分立式针尖阵列的外径为0.5-5μm。

所述针尖阵列之间的距离为1-20μm。

所述电源提供1.5-5 kV的电压。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本实用新型所述的分立式碳纳米管阵列放电电离源，本实用新型采用碳纳米管作为电极进行电晕放电，避免了现有技术中电晕放电的放电电极采用金属制造，不仅生产难度大并且容易被腐蚀，而且降低电离源稳定性，提供一种曲率半径小且稳定性好、不易被腐蚀的分立式碳纳米管阵列放电电离源。

（2）本实用新型所述的分立式碳纳米管阵列放电电离源，在所述硅片上采用深反应刻蚀后形成垂直于硅片的分立式针尖阵列，再在所述分立式针尖阵列上竖直长出单根或多根碳纳米管；本实用新型采用在分立式针尖阵列的硅材料上竖直长出更细小的碳纳米管，比传统的采用金属所作为放电电极的电离源体积小很多，使得本实用新型占用空间更小，应用范围更广，更方便。