[发明专利]适于质谱仪的高压脉冲发生器

说明书

技术领域

本发明涉及高压脉冲发生器，尤其是涉及适于飞行时间质谱仪的高压脉冲发生器。

背景技术

飞行时间质谱仪(TOF：TimeofFlightMassSpectrometer)，基质辅助激光解析电离飞行时间质谱，由基质辅助激光解析离子源和飞行时间质量分析器组成。基质辅助激光解析离子源使用激光照射样品和基质形成的混合物，在一个狭小的区域，极短时间内使基质获得足够高的能量，基质把吸收能量传递给样品分子，从而使样品分子产生电离。飞行时间质量分析器的作用是使离子在电场作用下获得动能，加速飞过飞行管道，根据离子飞行时间的不同，来鉴定离子质荷比。激光轰击混合物需要一个高压电场和激光脉冲相配合使用。在激光快速轰击混合物产生离子经延时后进入电场，由突变的高压电场给离子提供一定的动能，然后离子飞入真空腔体。

目前，飞行时间质谱仪是通过快速开关切换，经电容耦合输出一个高压脉冲，但是并没有对基质辅助激光解析电离飞行时间质谱的实际需求进行分析，也无法实现将高压脉冲下降边沿宽度控制在200ns左右，同时也没有对高压装置安全性进行考虑，只是简单的电路堆砌，因此不能满足离子获得激光能量溢出后需要静置几百纳秒的实际需求，严重影响了离子传输和系统灵敏度。

发明内容

本发明目的在于提供一种适于飞行时间质谱仪的高压脉冲发生器。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述适于飞行时间质谱仪的高压脉冲发生器，包括直流高压快速开关，第一电压输入接线端IN1、第二电压输入接线端IN2、脉冲电压输出接线端OUT1、后基板电压输出接线端OUT2；所述第一电压输入接线端IN1经电阻R2与由稳压管D3和电阻R3组成的并联支路高电位端连接，所述由稳压管D3和电阻R3组成的并联支路低电位端分为两路输出，一路与所述直流高压快速开关的高电位触点接线端HV+连接，另一路通过串联电容C3、C4与电阻R5高电位端连接，所述电阻R5低电位端接地；所述第二电压输入接线端IN2通过电阻R4与电阻R5高电位端连接；所述脉冲电压输出接线端OUT1的一端通过电阻R8与电阻R5高电位端连接，脉冲电压输出接线端OUT1的另一端连接有高压同轴电缆；所述后基板电压输出接线端OUT2通过电阻R7、R6与电阻R5高电位端连接；电阻R7与电阻R6的连接点通过电容C9接地；所述直流高压快速开关的低电位触点接线端HV-接地，直流高压快速开关的控制信号输入接线端TRI通过由稳压管D2和电阻R1组成的并联支路接地，直流高压快速开关的电源接线端通过稳压管D1与所述控制信号输入接线端TRI连接。

所述高压同轴电缆的裸线容值为100PF、耐压值为30KV；所述电阻R6为可变电阻。

所述电阻R2的低电位端经由电容C1、C2组成的并联支路接地。

本发明优点在于采用低复杂度的电路设计，在30KV的基板电压上叠加10KV的脉冲电压，并将脉冲电压的下降边沿宽度控制在200ns左右，脉冲电压宽度小于10us，满足了离子获得激光能量溢出后需要静置几百纳秒的实际需求，大大提高了离子的传输和系统的灵敏度，同时有效降低了飞行时间质谱仪的制造成本。

附图说明

图1是本发明所述高压脉冲发生器的电路原理图。

图2是本发明应用于飞行时间质谱仪的电路结构参考图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明所述适于飞行时间质谱仪的高压脉冲发生器，包括直流高压快速开关1，第一电压输入接线端IN1、第二电压输入接线端IN2、脉冲电压输出接线端OUT1、后基板电压输出接线端OUT2。第一电压输入接线端IN1的输入电压为0～+10KV，第二电压输入接线端IN2的输入电压为0～+30KV，脉冲电压输出接线端OUT1用于给飞行时间质谱仪的前基板2提供脉冲电压，后基板电压输出接线端OUT2的输出电压为0～+30KV，用于给飞行时间质谱仪的后基板3提供电压。第一电压输入接线端IN1、第二电压输入接线端IN2、脉冲电压输出接线端OUT1、后基板电压输出接线端OUT2均选用40KV高压连接器，直流高压快速开关1选用德国贝克(Behlke)公司生产的型号为HTS150的直流高压快速开关，该直流高压快速开关有效闭合时间小于10us，瞬时电流可承载30A，最大承载电压为15KV，反向击穿电压大于18KV。