[发明专利]一种质谱用射频电源空心线圈的设计

说明书

技术领域

本发明涉及射频电源领域，尤其是涉及一种质谱用射频电源空心线圈的设计。

背景技术

从20世纪60年代开始，质谱就广泛应用于有机化合物分子结构的测定。质谱仪是一种分离和检测不同同位素的仪器，可通过测定精确质量得到物质元素组成及分子式信息,是识别或确证化合物的重要工具。其中四级杆质量选择器是一种基于离子的荷质比使离子轨道在震荡电场中趋于稳定的设备。四级杆质谱仪则作为一般的分析化学工具使用所产生的数据量要显著小于其他并行测量质谱；四极杆的多级质谱也在生物化学以及有机化学中起到了至关重要的作用。

常规四极质谱仪的驱动电路由变压器及LC振荡回路构成，工作频率固定。电容C由四极杆杆间电容，槽路电容和导线寄生电容决定，L由变压器电感决定。

质谱仪的射频电源需要具有高频（0.5MHz-10MHz），高压（最大20000Vp-p，对地10000Vp-p），高线性（0.01% 以内），高稳定性(10ppm以内对环境变化）等特点，是质谱仪研发的重点，难点之一。其中空心线圈的设计是射频电源设计的核心部分。质谱仪射频电源需要在设计的频率下，与四极杆组成LC共振。其计算公式如下：

在共振状态下，系统消耗的功率最小，系统的高频输出越接近理想正弦波，系统工作也最稳定。但是由于射频电源的电子元器件的精度特性和四极杆分布电源的精度特性限制，空心线圈的电感需要在一定范围内调节，才能满足上式的共振条件。而且电感还需要精细调节机构，达到最佳调谐效果。一旦系统达到调谐状态了，还需要电感值要相对稳定不受环境变化的影响。因此需要寻找一种能够解决此问题的方法。

发明内容

有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个。本发明提供了一种质谱用射频电源空心线圈的设计。

所述质谱用射频电源空心线圈的设计，包括：线圈、堵头、支柱、磁芯和固定块；所述线圈，包括线圈骨架、初级线圈和次级线圈，所述线圈骨架设有骨架内螺纹，外围同轴缠绕所述初级线圈与所述次级线圈，所述初级线圈位于所述次级线圈内侧；所述堵头具有堵头外螺纹且与所述骨架内螺纹配合；所述支柱为两端带螺纹轴状的结构,一端连接所述堵头，且所述支柱外围装有可拆装的所述磁芯（其中“拆装的所述磁芯”包括：拆装调节磁芯的大小和个数），另一端连接所述固定块。根据本专利背景技术中对现有技术所述，在共振状态下，系统消耗的功率最小，系统的高频输出越接近理想正弦波，系统工作也最稳定，但是由于射频电源的电子元器件的精度特性和四极杆分布电源的精度特性限制，空心线圈的电感需要在一定范围内调节，才能满足上式的共振条件，而且电感还需要精细调节机构，达到最佳调谐效果，一旦系统达到调谐状态，还需要控制电感值要相对稳定不受环境变化的影响；而本发明公开的质谱用射频电源空心线圈通过左旋或者右旋堵头，可通过改变所述磁芯在线圈内部的水平位置而连续改变电感值的大小，距离线圈中心越近电感值越大，且因为旋进是连续进行的，所以电感值的变化也是连续的，避免了没有磁芯的线圈只能以整数的匝数比改变电感的问题；本发明不仅可以任意改变旋进的齿轮间距连续的改变电感的大小，调整电感的精度，而且可通过改变所述磁芯的大小和/或加减所述磁芯的数量，调整电感值的范围，另外，实现空心线圈安装简单，容易操作，电感可在不开启射频电源的情况下，在外部方便地调节控制电感范围，保证调节电感值的范围大、调节精细且稳定不受环境变化干扰。

另外，根据本发明公开的质谱用射频电源空心线圈的设计还有如下附加技术特征：

进一步的，所述线圈采取密绕耦合方式。

进一步的，所述初级线圈和次级线圈采用耐高温热融胶固定。

进一步的，所述线圈骨架为特氟龙材质且具有内置螺纹的结构。

进一步的，所述堵头为一端内凹带内螺纹且与相连接的支柱一端的外螺纹相配合，另一端设有用来调节堵头带动磁芯水平位移的内凹槽或凸台的结构。

进一步的，所述堵头为采用尼龙材质的结构，尼龙材质耐疲劳性、钢性较高以及耐热性较好。

进一步的，所述支柱为特氟龙材质。

进一步的，所述堵头与所述磁芯之间可用非磁性材料制成的环状和/或块状的垫片隔离。

进一步的，所述磁芯为镍锌材料制成的环状和/或块状（其中，“块状”包括各种规则和/或不规则形状）的结构。

进一步的，所述固定块包括环状带内螺纹或一端内凹带内螺纹的结构且与支柱一侧的外螺纹相配合。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。