本實用新型屬于質(zhì)譜檢測器領域，具體涉及一種真空條件下正離子探測器裝置。通過該實用新型可將微弱的離子信號，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘柌⒎糯?，使?shù)據(jù)采集卡能夠順利辨別，同時屏蔽外界電信號對于離子檢測的干擾。

背景技術：

質(zhì)譜是一種廣泛應用于各個學科領域中通過制備、分離、檢測氣相離子來鑒定化合物的一種專門技術?，F(xiàn)代質(zhì)譜中，離散的離子流信號非常微弱，不能直接被記錄形成可測量信號，必須依靠離子探測器的放大及信號轉(zhuǎn)換，才能得到質(zhì)譜圖，因此檢測器被稱作質(zhì)譜的“眼睛”，是質(zhì)譜分析中必不可少的部件。

現(xiàn)代質(zhì)譜儀的檢測器通常分為兩類：一類是單點離子收集計數(shù)，即將到達檢測器某一特定位置的離子按到達的順序進行記錄；另一類稱為點陣收集，它具有將所有到達檢測器的離子同時記錄下來的能力。電子倍增器是目前使用最多的質(zhì)譜檢測器。其形式多樣，基本原理是對帶電離子產(chǎn)生的次級電子進行放大。電子倍增管分為非連續(xù)式和連續(xù)式的倍增電極。連續(xù)式的電子倍增管是對非連續(xù)式的改進，此類電子倍增管的放大效率是離子-次級電子的轉(zhuǎn)換率和倍增電極效率之積，通常這個數(shù)值可達10⁷。

本實用新型以連續(xù)式電子倍增器作為正離子探測器核心，通過增加固定高壓電極和電子接收電極實現(xiàn)離子接收與信號放大，通過增加屏蔽套筒提高探測器的穩(wěn)定性，底座可以實現(xiàn)三維調(diào)節(jié)使探測器可以很方便的與不同的質(zhì)量分析器進行對接。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型涉及一種真空條件下正離子探測器。本裝置由電子倍增器、電子接收電極、絕緣電極固定環(huán)、靜電屏蔽套筒、信號輸出接口、高壓固定電極和底座組成。該探測器可用于質(zhì)譜等以氣相離子為檢測基礎的分析儀器，其主要作用是接收微弱的離子信號，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘柌⒎糯?，使?shù)據(jù)采集卡能夠順利辨別，同時屏蔽外界電信號對于離子檢測的干擾，使用環(huán)境氣壓要求低于1×10^-3Pa。該正離子探測器體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單，固定時三維方向可調(diào)，能夠方便地與各種離子分析器對接，使用簡單方便且離子利用率高。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：

該裝置由電子倍增器、電子接收電極、靜電屏蔽套筒、信號輸出接口、高壓固定電極和底座構(gòu)成；電子倍增器前端接收正離子，并將正離子轉(zhuǎn)化為電子，電子經(jīng)過倍增后由后端圓孔輸出；電子接收電極為圓形平板，電子倍增器的后端圓孔與電子接收電極同軸相對間隔設置，電子倍增器的后 端圓孔與電子接收電極均處于靜電屏蔽套筒內(nèi)、被屏蔽套筒包裹；屏蔽套筒壁上連接有SMA接頭作為信號輸出接口；SMA接頭的線芯與電子接收電極相連，SMA接頭固定于屏蔽套筒外壁上；屏蔽套筒接地，用于屏蔽外界信號對于離子探測器信號的干擾；片狀高壓固定電極與電子倍增器前端電連接。

高壓固定電極的兩端通過螺絲固定于底座上，電子倍增器置于高壓固定電極和底座之間，電子倍增器通過高壓固定電極固定于底座上。

電子接收電極外套設有絕緣電極固定環(huán)，電子接收電極通過絕緣電極固定環(huán)固定于靜電屏蔽套筒內(nèi)，并通過環(huán)形的絕緣電極固定環(huán)間隔。

使用時，將電子倍增器的前端直接與質(zhì)譜的質(zhì)量分析器離子的出口相對放置即可。

電子倍增器的前端用于接收正離子，需要加一個負高壓，所加電壓的值在0～-2000V之間可調(diào)，提高施加電壓的絕對值，可提高信號放大倍數(shù)；電子倍增器后端與電子接收電極間的距離在2～5mm之間可調(diào)，距離的調(diào)節(jié)通過絕緣電極固定環(huán)完成。

高壓固定電極為一不銹鋼彈簧片，與電子倍增器的前端相接觸，電極的兩端通過兩顆螺絲固定于底座；高壓固定電極的作用一是固定電子倍增器，二是將高壓傳導至電子倍增器前端。

屏蔽套筒分為前后兩部分：前部分為圓筒狀，與電子倍增器固定在一起；后一部分為方形，與電子接收電極固定在一起；屏蔽套筒的前后兩個部分通過螺絲固定在一起。

正離子探測器的底座也分為上下兩部分，上部分為與電子倍增器和屏蔽套筒連接的塑料材質(zhì)部分，下部分為導電合金材質(zhì)部分；上下兩底座配合并通過增加墊片可以實現(xiàn)三維調(diào)節(jié)。

該真空條件下正離子探測器使用環(huán)境氣壓要求低于1×10^-3Pa。

本實用新型的優(yōu)點在于：

1.本實用新型直接與質(zhì)譜質(zhì)量分析器相對放置，離子利用率高，因而可提高儀器靈敏度；

2.本實用新型體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單，易于儀器的小型化；

3.本實用新型在固定時三維方向可調(diào)，能夠方便地與各種離子分析器對接，使用簡單方便；

4.本實用新型突出的優(yōu)點是：設計了全包圍式的屏蔽套筒，能夠充分消除外界電壓及電流信號對于離子檢測信號的干擾，保證儀器信號基線的平穩(wěn)。

附圖說明

圖1真空條件下正離子探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2真空條件下正離子探測器作為離子阱質(zhì)譜儀的檢測器，得到的10μg/mL的甲基苯丙胺信號；

圖3電壓與真空條件下正離子探測器信號放大倍數(shù)的關系曲線；

圖4真空條件下正離子探測器的剖面圖。

1-子倍增器、2-電子接收電極、3-絕緣電極固定環(huán)、4-靜電屏蔽套筒、5-信號輸出接口、6-高壓固定電極、7-底座上部分、8-底座下部分。

具體實施方式

本實用新型為一種真空條件下正離子探測器，裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。該裝置由電子倍增器1、電子接收電極2、絕緣電極固定環(huán)3、靜電屏蔽套筒4、信號輸出接口5、高壓固定電極6和底座(7、8)構(gòu)成。

電子倍增器1的前端用于接收正離子，需要通過高壓固定電極6施加一個負高壓，所加電壓的值在0～-2000V之間可調(diào)。電子倍增器1后端與電子接收電極2之間的距離在2～5mm之間可調(diào)，距離的調(diào)節(jié)通過絕緣電極固定環(huán)3完成。

高壓固定電極6為一不銹鋼彈簧片，與電子倍增器的前端相接觸，電極的兩端通過兩顆螺絲固定于底座；高壓固定電極的作用一是固定電子倍增器，二是將高壓傳導至電子倍增器前端。

屏蔽套筒4分為前后兩部分：前部分為圓筒狀，與電子倍增器固定在一起；后一部分為方形，與電子接收電極固定在一起。屏蔽套筒的前后兩個部分通過螺絲固定在一起，屏蔽套筒的材質(zhì)為不銹鋼或?qū)щ姾辖稹?/p>

正離子探測器的底座也分為上下兩部分，上部分7與電子倍增器和屏蔽套筒連接的部分為塑料材質(zhì)，下部分8為導電合金材質(zhì)。上下兩底座配合并通過增加墊片可以實現(xiàn)三維調(diào)節(jié)。

本實用新型在使用時，將電子倍增器的前端直接與質(zhì)譜的質(zhì)量分析器離子的出口相對。

一些實例說明本實用新型所述的真空條件下正離子探測器的使用，但不限制于所述的應用范圍。

實施例1

圖2給出了真空條件下正離子探測器與矩形離子阱質(zhì)譜聯(lián)用在正離子模式下測4種毒品所得質(zhì)譜圖。從圖中可以看出：濃度均為10ppm的甲基苯丙胺、海洛因、氯胺酮(K粉)和可卡因具有良好的響應。

實施例2

圖3給出了真空條件下正離子探測器與矩形離子阱質(zhì)譜聯(lián)用，丙酮試劑離子信號強度與倍增電壓的關系。從圖中可以看出，丙酮試劑離子信號強度與正離子探測器倍增電壓之間呈三次函數(shù)關系。