[发明专利]一种环形介质阻挡放电电离装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电离装置，特别是涉及一种环形介质阻挡放电电离装置。

背景技术

等离子体技术被广泛应用于臭氧发生、环境保护、纺织材料表面处理等领域。实现电离的方式主要包括辉光放电，介质阻挡放电，火花放电等。其中介质阻挡放电具有放电稳定，效率高，能够避免电极污染等特点，因而成为重要的电离方式之一，被广泛应用于表面处理，材料制备，材料改性，材料清洗等领域。中国专利CN200810227016.0介绍此种装置还可以用于质谱领域，作为质谱中的电离源，具有功耗低，电离效率高等优点，且在高气压下的电离呈软电离特性，使其在便携式质谱中具有重要应用价值。

传统的介质阻挡放电包括平板式介质阻挡放电、共面式介质阻挡放电、轴心式介质阻挡放电。其中，轴心式介质阻挡放电可以产生离子炬，使用简便，但存在电极因放电而污染离子源等问题。中国专利CN200810018165.6和CN201010180017.1介绍的轴心式介质阻挡放电装置，在轴向的中心电极与介质外侧的电极之间放电，但由于同轴性难以保证，容易造成局部放电导致过热，局部过热则会导致放电不稳定，难以获得理想的离子流。

发明内容

本发明的目的在于提供一种介质阻挡放电电离装置，可作为等离子体技术应用，也可以作为质谱的电离源。本发明要解决的技术问题是：现有技术中存在的局部放电与放电不稳定的问题，以及金属电极与放电区域接触而造成污染的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种环形介质阻挡放电电离装置，包括绝缘介质腔、放电电极、推斥电极、绝缘介质和供电电源，所述绝缘介质腔一端开口，另一端封闭且在靠近封闭端的侧壁上设有气体入口；所述放电电极为一组环形电极，紧密围绕在所述绝缘介质腔中部外面，并用所述绝缘介质包敷；所述推斥电极为圆形金属板，置于所述绝缘介质腔封闭端内部，且位于放电电极上方；所述供电电源为所述放电电极供电。

进一步地，所述绝缘介质腔由玻璃、石英、陶瓷等制作而成，这些材质不但具有良好的隔热性能，还具有良好的绝缘性能，并且制作加工容易、价格较便宜。由于质谱仪本身含有较多的各种零部件，体积也不会太大，因此要求各部件在满足功能需要时，体积尽量小，因此，绝缘介质腔内径小于10mm，长度为20～200mm。

进一步地，所述放电电极的数量为2～100个，电极间距为0.1～10mm，电极宽度为0.1～10mm。放电电极的数量、电极间距、电极宽度可根据所述绝缘介质腔大小、所需电离气体种类与需要的电极电压、功率等具体而确定。

进一步地，所述推斥电极位于最上端的放电电极上方5～90mm。所述推斥电极距最上端的放电电极距离应根据绝缘介质腔大小、放电电极总高度等具体情况而确定，一般要求距离不小于5mm，以免推斥电极与放电电极形成相互干扰，而间距太大则推斥电极的电势损费会加大，这些都会导致推斥电极效果下降。

进一步地，所述推斥电极施加正电压或负电压，电压范围为-1000～+1000V。电压过低，则达不到推斥效果，电压过高，则不但自身功耗增加而且会对引出电子效率产生不利影响。

进一步地，所述绝缘介质为环形中空绝缘材料。

进一步地，所述供电电源为高压交流电源，频率为0.6～490kHz，峰值电压为250～80000V，工作功率为2～50W，交替施加于相邻的放电电极上。

本发明具有如下优点：

1.由于放电电极均置于放电腔外侧，因此避免了在放电过程中金属电极蒸发或溅射而引起的金属污染，同时可避免局部放电与放电不稳定现象。

2.在大气压下，可以由于空气中水汽的存在，对样品检测时发生质子转移反应，应用于质谱中时，因而具有很高的灵敏度，并且是一种软电离源。同时本电离装置还可以通入工作气体，应用于表面处理等领域。

3.在低气压时，离子与分子反应较少，可以作为一种EI电离源。通过调节峰值的大小可以控制电子能量，从而提高对物种的鉴别能力。此外，由于没有加热装置的存在，比起热灯丝的EI电离源，本装置具有很强的耐氧化性。不存在局部过热、易损部件，因而具有更长的寿命。

4.电离装置中的电源实际功率在10W左右，整个电离装置的功耗比较低，有利于应用于便携式质谱。

5.推斥电极的应用极大地提高了出口处的离子流。当推斥电极为正偏压时，等离子体中的电子被吸引，从而使大量的正离子在出口处被喷射。反之亦然。