[发明专利]一种正、负离子快速切换的离子探测器

说明书

本发明公开一种新型正、负离子快速切换的离子探测器。它通过共面结构的双法拉底盘设计，并与差分放大器结合，可以抵消电压快速变化产生的脉冲干扰信号对放大器的影响，在切换电压时放大器也可以正常工作。其优点在于：结构简单，功能可靠，可以有效避免电压变化对放大器的影响。

技术领域

本发明公开一种新型正、负离子快速切换的离子探测器。它通过共面结构的双法拉底盘设计，并与差分放大器结合，可以抵消栅网电压快速变化产生的脉冲干扰信号对放大器的影响，在切换电压时放大器也可以正常工作。其优点在于：结构简单，功能可靠，可以有效避免栅网电压变化对放大器的影响。

背景技术

离子迁移谱技术是一种基于气相离子在电场中迁移速率的差异来进行物质分离检测的技术。根据检测对象的不同，形成的产物离子分为正离子、负离子两种。因此，对应的检测模式分为两类：正离子模式和负离子模式。传统的爆炸物一般采用负离子模式(新型过氧化物爆炸物采用正离子模式)；而正离子模式下检测对象为毒品、环境激素等。通常采用双管双模，即仪器配备两根迁移管，采用并行模式：一根在正离子模式下运行，一根在负离子模式下运行。然而，采用双管双模导致仪器体积、重量增加。为了克服此缺陷，开始采用单管双模模式。即单根迁移管通过电场切换实现对正负离子的同时检测。但是，目前的切换时间过长。一个重要原因是如果要达到快速切换需要克服切换过程中在放大器上产生的脉冲干扰。

因此，本发明提出一种新型正、负离子快速切换的离子探测器，利用共面结构的双法拉底盘设计和差分放大结合抵消电压切换过程中产生的脉冲干扰，实现正、负离子的快速切换检测，结构简单，操作方便，灵敏度高。

发明内容

本发明公开一种新型正、负离子快速切换的离子探测器。它通过共面结构的双法拉底盘设计，并与差分放大器结合，可以抵消栅网电压快速变化产生的脉冲干扰信号对放大器的影响，在切换电压时放大器也可以正常工作。其优点在于：结构简单，功能可靠，可以有效避免栅网电压变化对放大器的影响。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种正、负离子快速切换的离子探测器，包括金属栅网、法拉底盘、环形法拉底盘、金属屏蔽筒、绝缘筒；

所述的绝缘筒套置于金属屏蔽筒内部，金属栅网、环形法拉底盘依次放置于绝缘筒内部，彼此之间绝缘；法拉底盘置于环形法拉底盘中部的空腔处，法拉底盘和环形法拉底盘通过导线分别与微分放大器的输入端和参考端连接；金属栅网与正负电压可快速切换的电源相连；金属屏蔽筒通过导线接地。

所述的法拉底盘靠近金属栅网侧的表面积S1及法拉底盘与金属栅网间距d1、环形法拉底盘靠近金属栅网侧的表面积S2及环形法拉底盘与金属栅网间距d2，满足S1/d1＝S2/d2；

所述的法拉底盘与差分放大器的输入端相连；环形法拉底盘与差分放大器的参考端相连。

所述的金属屏蔽筒和绝缘筒均为左端开口右端密闭的中空圆筒，圆形金属栅网、圆形法拉底盘、圆环形法拉底盘、金属屏蔽筒、绝缘筒为同轴设置。

所述的金属栅网和法拉底盘及环形法拉底盘在轴线上的间距在 0.0001至10毫米。

所述的正负电压可快速切换的电源，输出电压幅值在-200V至 200V；切换时间在1ps至1分钟。

附图说明

图1为正、负离子快速切换的离子探测器。

其中，1.金属栅网、2.法拉底盘、3.环形法拉底盘、4.金属屏蔽筒、 5.绝缘筒。

图2.正、负离子快速切换的离子探测器及其与离子迁移谱的联用装置示意,其中1.金属栅网1，2.法拉底盘，3.环形法拉底盘，4. 金属屏蔽筒，5.绝缘筒，6.尾气出口，7.漂气入口，8.电极环， 9.样品入口，10.电离区，11.反应区，12.离子门，13.迁移区.

具体实施方式

正、负离子快速切换的离子探测器及其与离子迁移谱的联用装置示意图如图2所示。正离子检测时，迁移管上施加正电压，样品从样品入口9进入，在电离区10和反应区11电离生成正离子后，在电极环8 形成的电场作用下，经过离子门12进入迁移区13，经栅网1后被法拉底盘2检测到；切换到负离子检测时，迁移管上施加负电压，样品从样品入口9进入，在电离区10和反应区11电离形成负离子后，在电极环8形成的电场作用下，经过离子门12进入迁移区13，经栅网 1后被法拉底盘2检测到，切换过程中在法拉底盘2和环形法拉底盘 3形成的脉冲干扰利用正、负离子快速切换的离子探测器和差分放大器做差消除，缩短由于放大器饱和导致的检测周期变长的缺陷，提高检测速度。