真空密封离子源及质谱仪的制作方法

真空密封离子源及质谱仪
【技术领域】
1.本发明涉及质谱仪技术领域，尤其涉及一种真空密封离子源及质谱仪。


背景技术：

2.真空紫外灯具有寿命长、电离结构简单、灵敏度高、离子碎片少等突出优点，能够有效的提升质谱仪对样品的检测精度，已作为一种常见的质谱仪器电离源被广泛使用。然而，紫外灯作为质谱仪器离子源被广泛应用的同时，但在日常测试与维护过程中，拆装紫外灯均需破坏仪器真空；紫外灯安装完成后，还需要重启真空，耗时费力，存在诸多不便，使得仪器维护效率较低。
3.鉴于此，实有必要提供一种真空密封离子源及质谱仪以克服上述缺陷。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种真空密封离子源及质谱仪，旨在解决传统离子源在拆装紫外灯因真空停启导致费时费力的问题，提高仪器维护效率。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种真空密封离子源，包括紫外灯、呈中空状的固定座及设于所述固定座内的离子电极，所述离子电极的内壁围设形成电离室；所述离子电极的一端开设有透光孔，所述紫外灯安装于所述固定座靠近所述透光孔的一端的外壁；所述离子电极的内壁在靠近所述透光孔的一端设有与所述透光孔同轴设置的橡胶管，所述橡胶管的一端围设所述透光孔密封固定；所述固定座还开设有贯穿所述离子电极的内壁的调节孔，所述调节孔内设有操作杆，所述操作杆的一端伸入到所述电离室内并设有密封块；所述橡胶管在远离所述密封块的一侧设有支撑座，所述支撑座与所述橡胶管远离所述密封块一侧的表面贴合设置；所述操作杆用于驱动所述密封块沿靠近所述支撑座的方向压合，从而使所述橡胶管在所述密封块与所述支撑座的共同压合作用下闭合，进而将所述透光孔与所述电离室隔绝。
6.在一个优选实施方式中，所述紫外灯通过固定盘固定于所述固定座上；所述紫外灯与所述固定盘之间以及所述固定盘与所述固定座之间均通过橡胶圈密封。
7.在一个优选实施方式中，所述离子电极包括聚焦电极及分别设于所述聚焦电极两侧的推斥电极与孔电极；所述推斥电极远离所述透光孔的一侧开设有呈圆柱状的收容槽，所述橡胶管同轴设置于所述收容槽内；所述透光孔为圆孔，同轴设于所述收容槽底部的圆心处。
8.在一个优选实施方式中，所述橡胶管靠近所述透光孔的一端设有向盲端垂直延伸的固定翻边，所述固定翻边与所述收容槽的底部密封连接。
9.在一个优选实施方式中，所述支撑座固定于所述收容槽的侧壁，且远离所述推斥电极的一端开设有弧形槽，所述弧形槽的表面与所述橡胶管的弧面贴合设置；所述密封块呈圆柱状，且中轴线与所述橡胶管的中轴线平行；所述操作杆与所述密封块的弧面预设位置固定连接。
10.在一个优选实施方式中，所述推斥电极在远离所述收容槽的一侧开设有与所述调节孔同轴设置的固定槽，所述固定槽呈圆柱状，且半径大于所述调节孔的半径；所述固定槽内固定有密封圈，所述密封圈套设在所述操作杆上。
11.在一个优选实施方式中，所述密封块靠近所述调节孔的一侧表面设有弧形绝缘垫；所述弧形绝缘垫用于使所述密封块与所述推斥电极的内壁绝缘。
12.在一个优选实施方式中，所述聚焦电极呈圆柱形且数量为多个，所述孔电极为圆柱形孔电极；相邻的所述聚焦电极之间、所述推斥电极与所述聚焦电极之间以及所述聚焦电极与所述孔电极之间通过绝缘垫绝缘。
13.在一个优选实施方式中，所述离子电极与所述固定座之间设有绝缘层。
14.本发明还提供一种质谱仪，包括质谱仪腔体及如上述实施方式任一项所述的真空密封离子源；所述固定座与所述质谱仪腔体通过法兰盘连接，所述孔电极与所述法兰盘之间设有绝缘片；样品离子依次通过所述电离室与所述孔电极后进入到所述质谱仪腔体。
15.本发明提供的真空密封离子源，通过在调节孔内设有操作杆以及在电离室内设置橡胶管，当需要拆装紫外灯时，操作杆驱动密封块压合橡胶管，从而使橡胶管在密封块与支撑座的共同压合作用下闭合，进而将透光孔与电离室隔绝，可在无需破坏质谱仪真空条件下，快速完成紫外灯拆装工作，省去了破真空与重启真空的等待时间，大大提升了仪器维护效率。
【附图说明】
16.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
17.图1为本发明提供的真空密封离子源的剖视图；
18.图2为图1所示真空密封离子源中密封件结构的立体示意图；
19.图3为图2所示真空密封离子源中密封件结构的轴视示意图。
20.图4为本发明提供的质谱仪的剖视图。
21.图中标号：100、真空密封离子源；200、质谱仪；201、质谱仪腔体；202、法兰盘；203、第三螺母；10、紫外灯；11、固定盘；12、第一螺母；20、固定座；21、绝缘层；22、调节孔；30、离子电极；31、聚焦电极；32、推斥电极；321、收容槽；322、固定槽；323、密封圈；33、孔电极；34、电离室；35、绝缘垫；36、进样管路；37、透光孔；38、分压电阻；40、橡胶管；41、固定翻边；42、第二螺母；43、支撑座；431、弧形槽；50、操作杆；60、密封块。
【具体实施方式】
22.为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
23.还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上
下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
24.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
25.在本发明的实施例中，提供一种真空密封离子源100，用于在不破仪器真空条件下，快速完成紫外灯10更换，提升仪器维护效率。
26.如图1-图3所示，真空密封离子源100包括紫外灯10、呈中空状的固定座20及设于固定座20内的离子电极30。在本实施例中，固定座20与离子电极30均呈圆柱状。离子电极30与固定座20之间设有绝缘层21。因此，固定座20对内部的离子电极30起到支撑作用，并通过绝缘层21避免对离子电极30的加载电场造成干扰。
27.其中，紫外灯10通过圆形的固定盘11固定于固定座20的一个端面上。固定盘11与固定座20通过第一螺母12锁紧，便于拆卸固定盘11。进一步的，紫外灯10与固定盘11之间以及固定盘11与固定座20之间均通过橡胶圈(图中未示出)密封，保证密封性能。
28.在本发明的实施例中，离子电极30包括聚焦电极31及分别设于聚焦电极31两侧的推斥电极32与孔电极33。其中，聚焦电极31呈圆柱形的环状且数量为多个。每个聚焦电极31均为中心带通孔的圆柱形电极，材质为不锈钢，通孔大小可根据实际需求设计。孔电极33为中心带通孔或漏斗的圆柱形电极，材质为不锈钢，通孔大小可根据实际需求设计。离子电极30的内壁围设形成电离室34，即，推斥电极32、聚焦电极31和孔电极33组成的内部圆柱形区域构成了离子源电离室34。
29.在本实施例中，电离室34呈圆柱体状，聚焦电极31的数量为三个。进一步的，相邻的聚焦电极31之间、推斥电极32与聚焦电极31之间以及聚焦电极31与孔电极33之间通过聚四氟乙烯绝缘垫35绝缘。
30.具体的，离子电极30的每个电极上带有接线针脚(图中未示出)，通过接线针脚对电极加压，在推斥电极32与孔电极33中分别施加电压v0、v1，相邻电极之间通过1mω的分压电阻38进行分压，从而在电离室34内形成均匀轴向电场。其中，推斥电极32的侧壁中钻有进样管路36，进样管路36上设有毛细管(图中未示出)。待测样品可通过毛细管进入电离室34，在电离室34内被电离，使得离子在轴向电场作用下被引出。即，正常使用时，待测气体通过石英毛细管从推斥电极32进样，在电离源腔体内被紫外灯10电离，在轴向电场作用下由孔电极33引出进入质谱仪腔体200，最终被检测器检测。
31.在本发明的实施例中，离子电极30的一端开设有透光孔37，紫外灯10安装于固定座20靠近透光孔37的一端的外壁。其中，透光孔37为圆孔，开设于推斥电极32上，用于透过紫外灯10发射的紫外光。具体的，推斥电极32远离透光孔37的一侧开设有呈圆柱状的收容槽321。透光孔37同轴设于收容槽321底部的圆心处。
32.离子电极30的内壁在靠近透光孔37的一端设有与透光孔37同轴设置的橡胶管40。在本实施例中，橡胶管40为氟橡胶管。橡胶管40的一端围设透光孔37密封固定。在本实施例中，橡胶管40同轴设置于收容槽321内。具体的，橡胶管40靠近透光孔37的一端设有向盲端垂直延伸的固定翻边41，固定翻边41与收容槽321的底部通过四个等间距设置的第二螺母42密封连接。
33.固定座20还开设有贯穿离子电极30的内壁的调节孔22。即，调节孔22同时贯穿了固定座20的弧形侧壁与推斥电极32的侧壁。调节孔22内设有操作杆50。进一步的，在一个实
施例中，调节孔22在固定座20的部分刻有与操作杆50外径匹配的螺纹，相应的操作杆50的表面也设有螺纹。因此，可通过螺纹的相互作用实现操作杆50的上下调节，其中，操作杆50的松紧调节可手动进行，也可通过电机(图中未示出)实现自动调节。
34.进一步的，推斥电极32在远离收容槽321的一侧开设有与调节孔22同轴设置的固定槽322。固定槽322呈圆柱状，且半径大于调节孔22的半径。固定槽322内固定有密封圈323，密封圈323通过绝缘peek(聚醚醚酮)螺母(图中未示出)压紧在固定槽322内。同时，密封圈323套设在操作杆50上，从而当操作杆50上下调节时，可对操作杆50与调节孔22内壁之间的间隙进行密封。
35.操作杆50的一端伸入到电离室34内并设有密封块60。密封块60呈圆柱状，且中轴线与橡胶管40的中轴线平行。操作杆50与密封块60的弧面预设位置固定连接，在本实施例中，密封块60的直径与橡胶管40的管径相一致，且操作杆50固定于密封块60沿中轴线方向的中点处。进一步的，密封块60靠近调节孔22的一侧表面设有弧形绝缘垫(图中未示出)。弧形绝缘垫用于使密封块60与推斥电极32的内壁绝缘。能够理解的是，当操作杆50上下调节时，设于收容槽321内的密封块60可能会触碰到推斥电极32的内壁，从而造成干扰，因此，弧形绝缘垫能够隔离密封块60与推斥电极32的内壁，避免密封块60对推斥电极32造成干扰。
36.橡胶管40在远离密封块60的一侧设有支撑座43。支撑座43与橡胶管40远离密封块60一侧的表面贴合设置。具体的，支撑座43固定于收容槽321的侧壁，且远离推斥电极32的一端开设有弧形槽431，弧形槽431的表面与橡胶管40的弧面贴合设置。因此，支撑座43能够对橡胶管40提供支撑。
37.当需要拆装紫外灯10时，操作杆50用于驱动密封块60沿靠近支撑座43的方向压合，从而使橡胶管40在密封块60与支撑座43的共同压合作用下闭合，进而将透光孔37与电离室34的真空隔绝，可不停真空完成紫外灯10拆装操作。紫外灯10安装完毕之后，通过操作杆50将密封块60拉回初始位置，此时橡胶管40呈打开状态，真空密封离子源100可正常工作。
38.如图4所示，本发明还提供一种质谱仪200，包括质谱仪腔体201及如上述实施方式任一项所述的真空密封离子源100。固定座20与质谱仪腔体201通过法兰盘202连接，固定座20与法兰盘202通过第三螺母203锁紧。孔电极33与法兰盘202之间设有绝缘片(图中未示出)，从而使孔电极33与法兰盘202绝缘。具体的，样品离子依次通过电离室34与孔电极33后进入到质谱仪腔体201，从而完成检测。
39.综上所述，本发明提供的真空密封离子源100与质谱仪200，通过在调节孔22内设有操作杆50以及在电离室34内设置橡胶管40，当需要拆装紫外灯10时，操作杆50驱动密封块60压合橡胶管40，从而使橡胶管40在密封块60与支撑座43的共同压合作用下闭合，进而将透光孔37与电离室34隔绝，可在无需破坏质谱仪200真空条件下，快速完成紫外灯10拆装工作，省去了破真空与重启真空的等待时间，大大提升了仪器维护效率。
40.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
41.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员
可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
42.在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统或装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统或装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
43.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
44.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
45.本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。