專利名稱：一種90°折角式阻抗匹配的飛行時間質(zhì)譜檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及飛行時間質(zhì)譜的檢測器。所設(shè)計的同軸信號傳輸結(jié)構(gòu)符合50歐阻抗匹配的原理。這種技術(shù)有效的消除了高頻信號不匹配造成峰的抖動，改善質(zhì)譜信號的峰形，提高了信噪比。
背景技術(shù)：
目前廣泛應(yīng)用的飛行時間質(zhì)譜的檢測器多采用微通道板(MCP)來放大離子信號。 MCP具有相應(yīng)快速，高增益的優(yōu)點。普通的質(zhì)譜產(chǎn)生的信號峰的上升沿僅為幾個納秒左右。根據(jù)信號傳輸理論，對于高頻信號來說，傳輸線由于電磁效應(yīng)產(chǎn)生耦合阻抗。在傳輸線的阻抗突變的點，引起阻抗不匹配，信號被反射。反射引起接收到的信號產(chǎn)生振鈴并且加寬信號峰，影響質(zhì)譜的性能。因此需要進行阻抗匹配。目前在飛行時間質(zhì)譜中，法拉第盤多采用平板式結(jié)構(gòu)。另外為了避免傳輸線結(jié)構(gòu)發(fā)生彎折而導(dǎo)致阻抗的變化，多是直接使信號傳輸?shù)姆较蜓豈CP安裝軸線方向。這給阻抗匹配和固定安裝帶來不便。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種折角式的飛行時間質(zhì)譜檢測器，滿足阻抗匹配的同時又可便于安裝固定。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為一種90°折角式阻抗匹配的飛行時間質(zhì)譜檢測器，包括二塊微通道板、錐體法拉第盤、法拉第外殼、柵網(wǎng)；電極內(nèi)芯為具有90°折角的折線形結(jié)構(gòu)；錐體法拉第盤與傳輸電流信號的電極內(nèi)芯的一端相連，法拉第外殼與屏蔽上蓋相固接。屏蔽上蓋和下蓋作為電極內(nèi)芯的外屏蔽層，避免外部電場的干擾；屏蔽上蓋和下蓋分別與電極內(nèi)芯間同軸設(shè)置、并設(shè)有空隙；屏蔽上蓋和下蓋間相互固接，形成一以電極內(nèi)芯為軸心的、徑向截面為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)。圓環(huán)內(nèi)外間隙大小，介電材料滿足截面阻抗50 Ω。電極內(nèi)芯于屏蔽上蓋和下蓋間所形成的空腔內(nèi)通過絕緣材料環(huán)定位，保證同軸固定；電極內(nèi)芯的另一端的屏蔽上蓋和下蓋通過螺釘固定到質(zhì)譜腔體法蘭上，可以使整個檢測器可以通過法蘭方便的安裝。錐體法拉第盤通過螺紋與電極內(nèi)芯聯(lián)結(jié)，并通過絕緣材料環(huán)與法拉第外殼同軸固定；電極內(nèi)芯與屏蔽蓋通過絕緣材料環(huán)同軸固定。屏蔽上蓋和屏蔽下蓋與電極內(nèi)芯折角相對應(yīng)的圓槽折角處用球面刀加工，保證電極內(nèi)芯從圓槽中心穿過。在屏蔽上蓋和/或屏蔽下蓋上設(shè)置有放氣孔，除去間隙內(nèi)氣體；在高壓電極的外沿焊接有電容和分壓電阻。所述裝置包括二塊微通道板、錐體法拉第盤、法拉第外殼、柵網(wǎng)。相互間隔、同軸、平行設(shè)置的二塊微通道板、錐體法拉第盤、法拉第外殼，微通道板與錐體法拉第盤依次相互間隔、同軸、平行設(shè)置，錐體法拉第盤的錐體底面靠近微通道板； 法拉第外殼環(huán)繞于錐體法拉第盤外部，并與錐體法拉第盤間同軸設(shè)置、它們之間設(shè)有空隙； 在微通道板上、遠離錐體法拉第盤側(cè)同軸、平行設(shè)置柵網(wǎng)；柵網(wǎng)接大地，二塊微通道板的上下表面分別通過負高壓電極與直流電源相連，且電勢向錐體法拉第盤方向逐漸增加。本實用新型適用于飛行時間質(zhì)譜的檢測器，也可以滿足其他類型質(zhì)譜的離子檢測器。本實用新型為一種90°折角式阻抗匹配的飛行時間質(zhì)譜檢測器，質(zhì)譜產(chǎn)生的離子流經(jīng)過高壓加速與MCP碰撞產(chǎn)生電子流。法拉第盤收集電子，產(chǎn)生電流信號。信號傳輸結(jié)構(gòu)的設(shè)計符合50歐姆阻抗匹配的原理，可以有效消除阻抗不匹配引起信號峰的抖動，改善質(zhì)譜的性能。本實用新型采用折角的同軸匹配設(shè)計，滿足了在反射式飛行時間質(zhì)譜中檢測器阻抗匹配和固定安裝的要求。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是飛行時間質(zhì)譜檢測器沒有采用阻抗匹配設(shè)計時ADC卡采集的Xe氣同位素的質(zhì)譜圖；圖3是同一飛行時間質(zhì)譜檢測器采用阻抗匹配設(shè)計時同樣ADC卡采集的Xe氣同位素的質(zhì)譜圖；可見峰的振鈴現(xiàn)象明顯改善。
具體實施方式
如圖1所示，5片2mm厚的中空環(huán)狀高壓電極1同軸間隔分布。在第1片接地的高壓電極上貼有金屬柵網(wǎng)14，在第2，3和4，5片之間分別固定一片直徑50mm的微通道板 MCP13，分壓電阻12由上至下分別取5. 8ΜΩ，4· 8ΜΩ ,5. 8ΜΩ ,2. 8ΜΩ，電容為2200pF。總高壓用-5KV電源供電，分別給每片MCP分壓600V-800V，MCP之間加速區(qū)電壓為500V-600V 的，最下面的MCP和錐體法拉第盤3之間為300V-400V。在微通道板下方設(shè)有錐體法拉第盤3，錐底面的直徑為15mm，錐面的夾角57. 6°。 傳輸電流信號電極內(nèi)芯7的直徑4. 3mm,兩端分別為M2內(nèi)外螺紋，總體呈90°折角，通過M2 內(nèi)螺紋一端連接錐體法拉第盤5，另一端通過外徑10mm，內(nèi)徑2. 3mm的PEEK環(huán)固定。保證電極內(nèi)芯部分的阻抗匹配。法拉第外殼2環(huán)繞于錐體法拉第盤3的外層，法拉第外殼與法拉第盤對應(yīng)的部分也是錐面，底面內(nèi)徑34. 5mm，錐面夾角34. 4°。并通過導(dǎo)線接地。保證法拉第盤部分的阻抗匹配。阻抗計算的公式
權(quán)利要求1.一種90°折角式阻抗匹配的飛行時間質(zhì)譜檢測器，包括二塊微通道板(13)、錐體法拉第盤(3)、法拉第外殼O)、柵網(wǎng)(14)；其特征在于電極內(nèi)芯(7)為具有90°折角的折線形結(jié)構(gòu)；錐體法拉第盤(3)與傳輸電流信號的電極內(nèi)芯(7)的一端相連，法拉第外殼O)與屏蔽上蓋(5)相固接；屏蔽上蓋(5)和下蓋(6)作為電極內(nèi)芯(7)的外屏蔽層，屏蔽上蓋(5)和下蓋(6)分別與電極內(nèi)芯(7)間同軸設(shè)置、并設(shè)有空隙；屏蔽上蓋(5)和下蓋(6)間相互固接，形成一以電極內(nèi)芯(7)為軸心的、徑向截面為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述90°折角式阻抗匹配的飛行時間質(zhì)譜檢測器，其特征在于電極內(nèi)芯(7)與屏蔽上蓋(5)和下蓋(6)間所形成的空腔內(nèi)通過絕緣材料環(huán)(8)定位；電極內(nèi)芯(7)的另一端的屏蔽上蓋(5)和下蓋(6)通過螺釘(4)固定到質(zhì)譜腔體法蘭(10)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述90°折角式阻抗匹配的飛行時間質(zhì)譜檢測器，其特征在于 錐體法拉第盤C3)通過螺紋與電極內(nèi)芯(7)聯(lián)結(jié)，并通過絕緣材料環(huán)(8)與法拉第外殼⑵同軸固定；電極內(nèi)芯(7)與屏蔽蓋(5) (6)通過絕緣材料環(huán)⑶同軸固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述90°折角式阻抗匹配的飛行時間質(zhì)譜檢測器，其特征在于 屏蔽上蓋(5)和屏蔽下蓋(6)與電極內(nèi)芯(7)折角相對應(yīng)的圓槽折角處用球面刀加工，保證電極內(nèi)芯⑵從圓槽中心穿過。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述90°折角式阻抗匹配的飛行時間質(zhì)譜檢測器，其特征在于 在屏蔽上蓋(5)和/或屏蔽下蓋(6)上設(shè)置有放氣孔(9)，釋放間隙內(nèi)氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述90°折角式阻抗匹配的飛行時間質(zhì)譜檢測器，其特征在于 在高壓電極的外沿焊接有分壓電阻和電容(12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述90°折角式阻抗匹配的飛行時間質(zhì)譜檢測器，其特征在于 所述裝置包括二塊微通道板(13)、錐體法拉第盤(3)、法拉第外殼O)、柵網(wǎng)(14)；相互間隔、同軸、平行設(shè)置的二塊微通道板(13)、錐體法拉第盤(3)、法拉第外殼0)， 微通道板(1 與錐體法拉第盤C3)依次相互間隔、同軸、平行設(shè)置，錐體法拉第盤C3)的錐體底面靠近微通道板(1 ；法拉第外殼( 環(huán)繞于錐體法拉第盤C3)外部，并與錐體法拉第盤⑶間同軸設(shè)置、它們之間設(shè)有空隙；在微通道板(13)上、遠離錐體法拉第盤(3)側(cè)同軸、平行設(shè)置柵網(wǎng)(14)；柵網(wǎng)(14)接大地，二塊微通道板(1 的上下表面分別通過高壓電極(1)與直流電源相連，且電勢向錐體法拉第盤方向逐漸增加。
專利摘要一種90°折角式阻抗匹配的飛行時間質(zhì)譜檢測器，包括高壓電極，微通道板MCP，法拉第盤，信號傳輸電極。質(zhì)譜產(chǎn)生的離子流經(jīng)過高壓加速與MCP碰撞產(chǎn)生電子流。法拉第盤收集電子，產(chǎn)生電流信號。信號傳輸結(jié)構(gòu)的設(shè)計符合50Ω阻抗匹配的原理，可以有效消除阻抗不匹配引起信號峰的抖動，改善質(zhì)譜的性能。本實用新型采用折角的同軸匹配設(shè)計，滿足了在反射式飛行時間質(zhì)譜中檢測器阻抗匹配和固定安裝的要求。
文檔編號G01N27/62GK202034344SQ201020634368
公開日2011年11月9日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者侯可勇, 吳慶浩, 李杭, 李海洋, 花磊, 陳平 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所