[实用新型]用于光离子化传感器的一体化离子收集机构

说明书

本实用新型涉及光离子化气体检测技术领域，尤其涉及一种用于光离子化传感器的一体化离子收集机构，其中收集机构包括通过热压成一个整体的依次层叠的第一金属平板、第一抗紫外低表面能绝缘板、第二金属平板、第二抗紫外低表面能绝缘板、第三金属平板，呈阵列排布有多个贯穿整个层叠结构的通孔；第一导电针与与第三金属平板固定连接，第二导电针与第二金属平板固定连接，第三导电针与第一金属平板固定连接。本实用新型第一金属平板和第三金属平板之间构成离化腔，外层两个金属平板构成离子收集电极，每一个通孔成为一个独立的微型子离子化池，体积小，灵敏度可调，离子收集效率高，第二金属平板防止漏电流产生，整体结构便于批量生产。

技术领域

本实用新型涉及光离子化气体检测技术领域，尤其涉及一种用于光离子化传感器的一体化离子收集机构。

背景技术

光离子化气体检测器(photoionization detector,PID)是一种用于检测多种化学气体的传感器。其核心原理是被检测气体在PID传感器内部的电离区吸收高于该气体分子电离能的光子，被电离成正离子和电子，正离子和电子在外加电场的作用下定向迁移至收集电极后形成微弱的离子电流，该电流经过进一步放大即可输出为电压信号。在一定浓度范围内，气体浓度与离子电流正相关，因此通过放大后的电压值即可实现对气体的检测。

这种气体检测方法具有准实时响应、无损检测、可检测气体种类多等优点，在上世纪80-90年代成为一种常见的气相色谱后级检测器。近年来，美国RAE公司将这一原理应用于独立检测设备，进行在线或者现场巡查检测、人员安全防护等工作，实现了较为理想的检测效果。进一步地，Ion Science公司和Ametek Mocon公司的Baseline系列微型传感器进一步缩小了体积和重量，将微型PID传感器发展了成为了一种兼容于多种设备的插拔式传感器。

典型的PID器件包含电源输入模块、真空紫外灯、激励电路、离子收集电极、信号放大模块。主要过程分为别紫外灯光发生过程和离子收集检测过程。常见有机物气体分子的电离能一般集中于8-11eV之间，因此需选择光子能量超过10eV的真空紫外光对被检测气体进行离子化。而Kr原子的发射光谱在10.0eV和10.6eV处有两条亮线(分别对应123.6nm和118.0nm)，该能量不能电离空气中的水、氧气、氮气、二氧化碳等分子，但是可以有效电离大部分有机物和部分无机物，因此适合作为紫外光源。此外，通过高频交流电引发封装的Kr气的等离子跃迁，即可实现紫外光输出，而不需要额外引脚，因此这种方式适合设备小型化。

虽然目前微型PID传感器应用广泛，但是由于其内部空间较小、结构复杂，真空紫外光在空气中的穿透距离仅为数毫米，直径也仅为数毫米，而被测分子需要在这个空间范围内发生充分的离子化、在电场作用下迁移并且被离子收集电极完成收集，同时离子电流仅为皮安级别，因此要求离子收集电极自身具有极低的漏电流，提高对低浓度气体的响应可靠性。

目前较为常用的设计方法是加工微小的电极片充当收集电极，收集电极之前使用不导电的结构件固定，在空间水平或者垂直紫外光出射方向构建电压差从而使气体分子离化后在电场作用下直接收集带电粒子。这种设计需要使用多个细小结构当电极，并且每个电极需要与外部引脚连接，结构制作、装配等均较为复杂，尤其是增加了屏蔽电极的三电极结构更为复杂。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于光离子化传感器的一体化离子收集机构，具有结构简单，加工简便，可大规模生产，具有抗干扰、漏电流低、可调节灵敏度的有益效果。