[发明专利]一种抑制低能光电子共振电离产生负离子的装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及质谱分析技术领域，具体应用于质谱离子源领域，具体涉及一种抑制低能光电子共振电离产生负离子的装置与方法。

背景技术

SF₆分子采用sp3d2杂化，是正八面体结构，同时硫的6个外层电子都用于成键，而F都是8电子体结构，因此又称人造惰性气体，1900年法国科学家Moissan和Lebeau首次人工合成了SF₆气体，在1947出现了商品化的SF₆。由于SF₆化学性质稳定，其耐电强度为相同压力下氮气的2.5倍，击穿电压是空气的2.5倍，灭弧能力是空气的100倍，是一种优于空气和油之间的新一代超高压绝缘介质材料。从20世纪60年代起，SF₆被成功应用到高压开关设备，作为绝缘和灭弧介质，SF₆除应用在高压电气开关设备外，还应用在变压器、互感器、避雷器、充气电缆等高压电器设备，目前已经广泛应用于电力领域；但是，含有杂质的SF₆其绝缘性能会大幅下降，变得易放电，从而导致电气设备故障，当SF₆发生放电后会产生SO₂等含硫化合物，因此对其的检测具有重要意义。

单光子电离(single photon ionization，SPI)是一种阈值光电离的软电离源，对于大多数不饱和烷烃和芳香族化合物，双键或共轭作用使电离截面增加，电离概率也随之增加。真空紫外(vacuum ultraviolet，VUV)灯是一种能够发射紫外光子的电离源，其结构简单，体积小，功耗低；SF₆的杂质成分如HF、SO₂和SO₂F₂等具有高的电离势，单个光子很难将其电离，为了将难以电离的化合物电离，利用VUV灯发射的光子照到金属孔电极上产生光电子，通过加速光电子使其具有高的能量，然后应用于高电离能化合物的电离。

在高压设备中，填充的气体主要成分是SF₆，SF₆分子具有强的捕获电子能力，在对SF₆气体进行质谱分析时，从金属表面溢出的低能光电子很容易被SF₆分子捕获，进而影响光电子加速后与其它成分的碰撞电离，对于低能的光电子，其能量与SF₆分子轨道电子能量接近时，容易发生共振，从而被SF₆捕获，为了减少光电子被SF₆分子的捕获，需要快速加速光电子。

发明内容

本发明的目的为解决现有技术的上述问题，提供了一种检测速度快、灵敏度高、碰撞率高的抑制低能光电子共振电离产生负离子的装置与方法，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种抑制低能光电子共振电离产生负离子的装置,其特征在于：所述装置各部件包括从上到下依次设置的紫外光源、推斥电极、毛细管、磁环、聚焦电极、引出电极、金属栅网和金属孔电极；所述紫外光源发射的紫外光通过推斥电极中心的小孔进入电离区，电离区位于引出电极和推斥电极之间，在推斥电极壁上设置有通孔，且毛细管通过通孔延伸到达电离区内，样品气体通过毛细管到达电离区内。

优选地，所述紫外光源、推斥电极、聚焦电极、磁环、引出电极、金属栅网和金属孔电极依次同轴设置。

优选地，紫外光源位于推斥电极的正上方，紫外光源是射频无窗紫外灯，用于产生紫外光，所述推斥电极由设置有圆孔的金属片构成，中心孔径由上到下逐渐增大，在推斥电极下方设置的聚焦电极是设置有圆环的金属电极，聚焦电极外侧套有磁环，用于增加高能光电子与样品分子的碰撞电离效率；所述聚焦电极下方设置的引出电极也是设置有圆孔的金属电极；所述引出电极的下表面粘贴一层金属栅网，金属栅网由金属细丝交错连接呈筛网状，用于金属孔电极表面溢出的光电子的快速加速；所述引出电极的下方设置有金属孔电极为中空的圆柱状或圆台柱状，中心孔从顶端到底端逐渐增大。

优选地，所述推斥电极与聚焦电极之间、聚焦电极与引出电极之间、引出电极与金属孔电极之间分别通过绝缘材料隔绝。

一种抑制低能光电子共振电离产生负离子的方法，其特征在于：采用所述的一种抑制低能光电子共振电离产生负离子的装置，应用紫外光源产生的紫外光通过推斥电极的中心孔照射到金属孔电极的表面，使金属孔电极表面发生光电效应产生光电子，并在电离区快速加速形成高能光电子，避免了低能光电子的形成；

具体过程如下：