一種用于質(zhì)譜儀的高壓射頻電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電源，尤其涉及一種用于質(zhì)譜儀的高壓射頻電源。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)離子漏斗可以在較高的氣壓下通過(guò)碰撞聚焦較好地控制離子的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而有效地提高質(zhì)譜儀器靈敏度、分辨率等，因此它常常被人們用于質(zhì)譜儀中作為離子的傳輸部件。離子漏斗具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、真空度要求不高等特點(diǎn)，是質(zhì)譜儀器中進(jìn)行離子傳輸?shù)淖顑?yōu)選擇。據(jù)有關(guān)資料介紹，離子漏斗根據(jù)其設(shè)計(jì)參數(shù)要求，可以做到2000到5000寬質(zhì)荷比的范圍，靈敏度能提高I到2個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0003]但是隨著離子漏斗應(yīng)用要求的提高，其設(shè)計(jì)參數(shù)也不斷提升。根據(jù)離子漏斗在質(zhì)譜儀器中的作用和特點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)離子漏斗的高壓射頻電源是整個(gè)系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)于不同的壓強(qiáng)，不同質(zhì)荷比的離子，其電氣參數(shù)也各不相同。目前，高壓射頻電源通常由射頻信號(hào)源經(jīng)過(guò)電感電容振蕩電路產(chǎn)生的，振蕩電路由功率放大器驅(qū)動(dòng)，根據(jù)調(diào)整初副級(jí)線圈匝數(shù)以配合負(fù)載振蕩升壓，達(dá)到離子漏斗電氣參數(shù)需求。其中，帶寬是影響精度的重要因素。
[0004]因此亟需發(fā)明一種帶寬更寬且可靠、穩(wěn)定且操作簡(jiǎn)單的高壓射頻電源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種具有更寬帶寬且可靠穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單的高壓射頻電源；
[0006]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種可以監(jiān)測(cè)電壓幅值的高壓射頻電源。
[0007]一種用于質(zhì)譜儀的高壓射頻電源，包括射頻信號(hào)源，所述射頻信號(hào)源的輸出端連接有驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與環(huán)繞在骨架上的初級(jí)線圈連接，所述骨架上還環(huán)繞有次級(jí)線圈，所述次級(jí)線圈的輸出端作為電源的輸出端連接到負(fù)載，包括至少兩個(gè)骨架，所述初級(jí)線圈與所述次級(jí)線圈分別串聯(lián)在所述骨架上。
[0008]優(yōu)選地，所述射頻信號(hào)源為基于FPGA的DDS技術(shù)的信號(hào)源。
[0009]優(yōu)選地，所述次級(jí)線圈的輸出端還連接到高壓采集電路，所述高壓采集電路用于檢測(cè)所述高壓射頻電源的輸出電壓的幅值。
[0010]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)電路的功率放大器由運(yùn)算放大器和三極管采用并聯(lián)方式搭建而成。
[0011]優(yōu)選地，所述次級(jí)線圈的輸出端與檢波負(fù)反饋電路連接后再連接到負(fù)載。
[0012]優(yōu)選地，所述骨架由鐵粉磁芯材料制成。
[0013]優(yōu)選地，所述初級(jí)線圈和所述次級(jí)線圈為環(huán)繞在所述骨架上的漆包線。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:
[0015]本發(fā)明提供的用于質(zhì)譜儀的高壓射頻電源中的骨架包括至少兩個(gè)骨架單元，初級(jí)線圈與次級(jí)線圈分別串聯(lián)在骨架單元上，可以在獲得高電壓幅值的同時(shí)有效地獲得更寬的帶寬；并且將次級(jí)線圈的輸出端連接到負(fù)載的同時(shí)還連接到高壓采集電路，可以直觀高壓射頻電源的電壓幅值，有助于提高高壓射頻電源的精度。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例提供的高壓射頻電源的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中，1、射頻信號(hào)源；2、驅(qū)動(dòng)電路；3、骨架；4、初級(jí)線圈；5、次級(jí)線圈；6、高壓采集電路；7、檢波負(fù)反饋電路；8、PC機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖并通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0019]如圖1所示，是本發(fā)明提供的一種用于質(zhì)譜儀的高壓射頻電源，包括射頻信號(hào)源I，射頻信號(hào)源I的輸出端連接有驅(qū)動(dòng)電路2，驅(qū)動(dòng)電路2的輸出端與環(huán)繞在骨架3上的初級(jí)線圈4連接，骨架3上還環(huán)繞有次級(jí)線圈5，次級(jí)線圈5的輸出端作為電源的輸出端連接到負(fù)載，包括至少兩個(gè)骨架3，具體地，本實(shí)施例中包括3個(gè)骨架，初級(jí)線圈4與次級(jí)線圈5分別串聯(lián)在骨架3上。
[0020]上述實(shí)施例中，也可以根據(jù)具體需要設(shè)置其它數(shù)量的骨架3，例如2個(gè)、4個(gè)。本實(shí)施例中，設(shè)置至少兩個(gè)骨架3，可以在獲得高電壓幅值的同時(shí)有效地獲得更寬的帶寬。
[0021]進(jìn)一步優(yōu)選地，上述實(shí)施例中，射頻信號(hào)源I為一種基于基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)Il的直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)的信號(hào)源。作為更具體地實(shí)施方式，PC機(jī)7向射頻信號(hào)源I發(fā)出控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)源I中的相位累加器、相位查詢表、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和低通濾波器處理后產(chǎn)生相應(yīng)的射頻信號(hào)，射頻信號(hào)的精度由上述相位累加器的位數(shù)決定，其精度為l/2n(n>>10)，其中η為相位累加器的位數(shù)。另外，也可以通過(guò)觸摸屏設(shè)置射頻信號(hào)源I的輸出頻值。
[0022]射頻信號(hào)源I采用基于FPGAll的DDS技術(shù)的信號(hào)源，步進(jìn)值為1Hz，連續(xù)可調(diào)，信號(hào)精度高，輸出穩(wěn)定。
[0023]進(jìn)一步優(yōu)選地，上述實(shí)施例中，次級(jí)線圈5的輸出端還連接到高壓采集電路6，用于檢測(cè)高壓射頻電源的輸出電壓的幅值。
[0024]具體地，射頻電源的交流信號(hào)通過(guò)高壓采集電路的衰減電路、整形電路轉(zhuǎn)換成5V以內(nèi)的直流電壓信號(hào)，直流電壓信號(hào)再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再傳遞給與高壓信號(hào)采集電路連接的微處理器，這里可以令射頻信號(hào)源的FPGA為微處器理，然后通過(guò)液晶或通過(guò)上傳到控制射頻信號(hào)源I的PC機(jī)顯示高壓射頻電源的電壓幅值。
[0025]將次級(jí)線圈5的輸出端連接到負(fù)載的同時(shí)還連接到高壓采集電路6，可以直觀高壓射頻電源的電壓幅值，有助于提高高壓射頻電源的精度。
[0026]進(jìn)一步優(yōu)選地，上述實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)電路2的功率放大器由高輸出能力的運(yùn)算放大器和高功率三極管采用并聯(lián)方式搭建而成，增大輸出電流。具體地，運(yùn)算放大器與兩個(gè)三極管的基極分別與射頻信號(hào)源I的輸出端連接，運(yùn)算放大器的輸出端與兩個(gè)三極管的集電極連接在一起，之后連接到初級(jí)線圈的輸入端。
[0027]基于FPGAll的DDS12技術(shù)產(chǎn)生的射頻信號(hào)，雖然經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波器，但是幅值還是很小，而采用由高輸出能力的運(yùn)算放大器和高功率三極管采用并聯(lián)方式搭建而成的功率放大器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，其極限輸出電流可達(dá)到3.3A。
[0028]上述實(shí)施例中，為了進(jìn)一步促進(jìn)輸出電壓的穩(wěn)定性，次級(jí)線圈5的輸出端與檢波負(fù)反饋電路6連接后再連接到負(fù)載。
[0029]進(jìn)一步地，上述實(shí)施例中，骨架3優(yōu)選為由鐵粉磁芯材料制成，鐵粉磁芯的相對(duì)磁導(dǎo)率為10 μ O，磁導(dǎo)率低，比其它沒(méi)有附加空隙損耗的材料更能降低操作時(shí)的AC通量密度，穩(wěn)定性非常高，并且在高頻與較大電流下有較好的耐溫升和較低的損耗。
[0030]初級(jí)線圈4和所述次級(jí)線圈5優(yōu)選為環(huán)繞在所述骨架3上的漆包線，漆包線耐高溫高壓，不會(huì)因高壓射頻電源運(yùn)行時(shí)間久而發(fā)燙，進(jìn)而提升高壓射頻電源的工作穩(wěn)定性。
[0031]上述實(shí)施例中，每個(gè)骨架3上的初級(jí)線圈與次級(jí)線圈的匝數(shù)及匝數(shù)比可以根據(jù)具體需要來(lái)設(shè)定。
[0032]以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它【具體實(shí)施方式】，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于質(zhì)譜儀的高壓射頻電源，包括射頻信號(hào)源(I)，所述射頻信號(hào)源(I)的輸出端連接有驅(qū)動(dòng)電路(2)，所述驅(qū)動(dòng)電路(2)的輸出端與環(huán)繞在骨架(3)上的初級(jí)線圈⑷連接，所述骨架(3)上還環(huán)繞有次級(jí)線圈(5)，所述次級(jí)線圈(5)的輸出端作為電源的輸出端連接到負(fù)載，其特征在于:包括至少兩個(gè)骨架(3)，所述初級(jí)線圈(4)與所述次級(jí)線圈(5)分別串聯(lián)在所述骨架上。2.如權(quán)利要求1所述的一種用于質(zhì)譜儀的高壓射頻電源，其特征在于:所述射頻信號(hào)源⑴為基于FPGA的DDS技術(shù)的信號(hào)源。3.如權(quán)利要求1所述的一種用于質(zhì)譜儀的高壓射頻電源，其特征在于:所述次級(jí)線圈(5)的輸出端還連接到高壓采集電路(6)，所述高壓采集電路(6)用于檢測(cè)所述高壓射頻電源的輸出電壓的幅值。4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的一種用于質(zhì)譜儀的高壓射頻電源，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)電路(2)的功率放大器由運(yùn)算放大器和三極管采用并聯(lián)方式搭建而成。5.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的一種用于質(zhì)譜儀的高壓射頻電源，其特征在于:所述次級(jí)線圈(5)的輸出端與檢波負(fù)反饋電路(7)連接后再連接到負(fù)載。6.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的一種用于質(zhì)譜儀的高壓射頻電源，其特征在于:所述骨架(3)由鐵粉磁芯材料制成。7.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的一種用于質(zhì)譜儀的高壓射頻電源，其特征在于:所述初級(jí)線圈(4)和所述次級(jí)線圈(5)為環(huán)繞在所述骨架(3)上的漆包線。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于質(zhì)譜儀的高壓射頻電源，包括射頻信號(hào)源，所述射頻信號(hào)源的輸出端連接有驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與環(huán)繞在骨架上的初級(jí)線圈連接，所述骨架上還環(huán)繞有次級(jí)線圈，所述次級(jí)線圈的輸出端作為電源的輸出端連接到負(fù)載，包括至少兩個(gè)所述骨架，所述初級(jí)線圈與所述次級(jí)線圈分別串聯(lián)在所述骨架上。本發(fā)明提供的用于質(zhì)譜儀的高壓射頻電源中的骨架包括至少兩個(gè)骨架單元，初級(jí)線圈與次級(jí)線圈分別串聯(lián)在骨架單元上，可以在獲得高電壓幅值的同時(shí)有效地獲得更寬的帶寬；并且將次級(jí)線圈的輸出端連接到負(fù)載的同時(shí)還連接到高壓采集電路，可以直觀高壓射頻電源的電壓幅值，有助于提高高壓射頻電源的精度。
【IPC分類】H01J49/26, H02M5/297
【公開號(hào)】CN104917397
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510320588
【發(fā)明人】豐彪, 彭真, 孫九鳳, 程平, 黃正旭, 高偉, 董俊國(guó), 周振, 傅忠
【申請(qǐng)人】昆山禾信質(zhì)譜技術(shù)有限公司, 上海大學(xué), 廣州禾信分析儀器有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月12日