用于飞行时间质谱仪的金属镀层氧化铝陶瓷电极片制造技术

本发明专利技术涉及一种用于飞行时间质谱仪的电极片，属于离子光学器件制作技术领域。解决了现有技术中的电极片厚度较大、机械尺寸加工不准确一致、电极片不平整以及任意两个电极片之间的间距不够小等技术问题；本发明专利技术提供了一种用于飞行时间质谱仪的电极片，包括氧化铝陶瓷和金属镀层；氧化铝陶瓷为95氧化铝陶瓷或99氧化铝陶瓷；金属镀层涂覆于氧化铝陶瓷表面和侧沿；95氧化铝陶瓷和99氧化铝陶瓷是指氧化铝的质量百分含量为95％和99％。本发明专利技术提供的电极片具有较薄的厚度、较高的平整度以及较好的机械尺寸准确性，并且成本较低，能够用于飞行时间质谱仪的制作，有利于形成均匀的梯度电场。

Alumina Ceramic Electrode Plate Coated with Metal for Time of Flight Mass Spectrometer

The invention relates to an electrode sheet for a time-of-flight mass spectrometer, belonging to the technical field of manufacturing ion optical devices. The invention solves the technical problems of large thickness of electrode sheet, inaccurate machining of mechanical dimensions, uneven electrode sheet and insufficient spacing between any two electrode sheets in the prior art; the invention provides an electrode sheet for time-of-flight mass spectrometer, including alumina ceramics and metal coatings; alumina ceramics are 95 alumina ceramics or 99 alumina ceramics; and metal coatings. Coated on the surface and side edge of alumina ceramics, 95 alumina ceramics and 99 alumina ceramics refer to the mass percentage of alumina 95% and 99%. The electrode sheet provided by the invention has thinner thickness, higher smoothness, better accuracy of mechanical dimension and lower cost, and can be used in the manufacture of time-of-flight mass spectrometer, which is beneficial to forming uniform gradient electric field.

【技术实现步骤摘要】
用于飞行时间质谱仪的金属镀层氧化铝陶瓷电极片
本专利技术涉及电器元件
，尤其涉及一种用于飞行时间质谱仪的电极片。
技术介绍
飞行时间质谱仪是利用具有不同质荷比的离子在一定长度的无场飞行管内的飞行时间不同，实现对不同离子的区分鉴定。最早的飞行时间质谱是是直线型的，即离子发生装置和离子检测装置位于无场飞行管的两侧，离子在管内做直线运动。由于离子发生装置产生的同种离子可能具有不同的动能，即初始动能分散，造成其到达检测器的时间不同，使质谱仪分辨率下降。为解决这一问题，Mamyrin在1994年专利技术了反射式飞行时间质谱。即在无场飞行管的一端增加一个离子反射镜，离子发生装置和离子检测装置位于飞行管的另一侧。离子从发生装置出来以后，进入引出加速区被加速，随后进入无场飞行区自由飞行，然后进入与离子所带电荷同性的反射镜电场区，直到速度降为0，并被反向加速，再次通过无场飞行区，打到检测器MCP上。最简单的离子引出加速装置是由一系列的环状电极片或方形的“回”字电极片组成，靠近无场区的电极片电压最低，其他电极片按照位置排序，电压依次升高。离子反射镜装置和引出加速装置类似，也是由一系列中间有离子通道的片状电极组成，并形成与引出加速正好相反的梯度电场。对于初始动能分散的一系列同种离子，动能大的离子进入反射镜更深的区域，飞行距离增加，动能小的离子进入反射镜的区域较浅，飞行距离较短。在反射镜的电压合适的情况下，质荷比相同而初始动能不同的离子就可以同时到达检测器，从而提高仪器的分辨率。引出加速装置和离子反射镜的电场梯度均匀性对于仪器分辨率至关重要。而要实现均匀的梯度电场，需要同时满足以下条件：1.电极片厚度足够小；2.电极片足够平整，机械尺寸需准确、一致；3.任意两个电极片之间的距离越小越好，但不能直接接触。在现有的不锈钢机械加工和陶瓷加工技术下，上述条件很难同时满足。若要满足机械尺寸准确一致，足够平整，则不锈钢、其它陶瓷、玻璃以及塑料的厚度必须做的很大。而厚重的电极片不仅容易造成电场畸变，还会增加仪器整体重量和体积，甚至可能出现由于自重导致基础材质变形等问题。而如果电极片做的很薄，则非常容易出现表面不平整的情况，这更不利于形成均匀的梯度电场。所以目前国内在加工飞行时间质谱仪电极片时，只能在电极片厚度和机械平整度之间取平衡。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种用于飞行时间质谱仪的电极片，用以解决现有电极片厚度大、体积及重量大、表面不平整和机械尺寸不精确等技术问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种用于飞行时间质谱仪的电极片，电极片包括氧化铝陶瓷和金属镀层；金属镀层涂覆于氧化铝陶瓷表面和侧沿；氧化铝陶瓷为95氧化铝陶瓷或99氧化铝陶瓷；95氧化铝陶瓷和99氧化铝陶瓷是指氧化铝的质量百分含量为95％和99％。优选地，金属镀层的涂覆方式为分层涂覆，自下而上依次包括钼、锰、铜和镍层。优选地，金属镀层为金、银、铜、钯、钼、镍、锰中的一种或多种。优选地，金属镀层为金、银、铜、钯、钼、镍、锰的合金中的一种。优选地，电极片的厚度为0.5～2mm；电极片平整度优于0.02mm。优选地，电极片上设有离子通道、接线柱和固定孔；离子通道设于电极片中心，接线柱设于电极片的侧面，固定孔设于离子通道周边区域。优选地，电极片外形为回字形、圆形或椭圆形。本专利技术还提供了一种离子反射镜装置，采用一定数量的以上电极片，离子反射镜装置还包括安装底板、支撑柱、接线器件和绝缘垫片；支撑柱固定于安装底板上，绝缘垫片设置在支撑柱上，并在绝缘垫片上设置电极片，交替设置绝缘垫片和电极片，相邻电极片由绝缘垫片隔开；接线器件设于接线柱内，用于连接电源或者电阻。优选地，相邻电极片之间的轴向间距与绝缘垫片厚度相同；绝缘垫片的厚度为0.98mm～1.02mm。优选地，安装底板材质采用304不锈钢材质。本专利技术还提供了一种离子引出装置，该离子引出装置的组成结构与离子反射镜装置相同，均是由一系列中间设有离子通道的电极片组成，但两者的梯度电场相反；离子反射镜装置和离子引出装置均可用于飞行时间质谱仪上。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：1.本专利技术由于采用金属镀层的氧化铝陶瓷片作为电极片，95氧化铝陶瓷和99氧化铝陶瓷由于质地较硬，激光切割可以获得非常高的机械尺寸精度，95氧化铝陶瓷和99氧化铝陶瓷实际机械尺寸误差在0.02mm以内；2.相比于传统的304不锈钢电极片、其它陶瓷电极片、玻璃电极片以及塑料电极片，95氧化铝陶瓷电极片和99氧化铝陶瓷电极片可以在保证其厚度较薄的同时，能够保持非常高的平整度，本专利技术提供的95氧化铝陶瓷电极片和99氧化铝陶瓷电极片平整度优于0.02mm。3.由于95氧化铝陶瓷电极片和99氧化铝陶瓷电极片厚度较薄，仅为0.5～2mm，相比于传统304不锈钢电极片(传统不锈钢电极片厚度一般大于6mm)，而95氧化铝陶瓷和99氧化铝陶瓷的密度仅为不锈钢的1/4，因此重量和体积均大大减小。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为实施例一提供的金属镀层氧化铝陶瓷电极片的整体结构示意图；图2为实施例二用金属镀层氧化铝陶瓷片组装离子反射镜的示意图；图3为实施例三采用金属镀层氧化铝陶瓷片作为离子反射镜的激光溅射-飞行时间质谱仪测得的钒氧团簇的信号；图4为对照例一中装配2mm厚电极片的离子反射镜的电势分布图；图5为对照例一中装配6mm厚电极片的离子反射镜的电势分布图；图6为对照例一中装配2mm厚电极片的离子反射镜的飞行时间质谱在不同的加速和反射电压条件下对应的仪器分辨率的分布图；图7为对照例一中装配6mm厚电极片的离子反射镜的飞行时间质谱在不同的加速和反射电压条件下对应的仪器分辨率的分布图。附图标记：1-氧化铝陶瓷电极片；2-固定孔；3-离子通道；4-接线柱；5-支撑柱；6-绝缘垫片；7-接线螺栓；8-安装底板。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术提供了一种用于飞行时间质谱仪的电极片，电极片包括氧化铝陶瓷片和金属镀层；金属镀层涂覆于氧化铝陶瓷片表面和侧沿，本专利技术采用的氧化铝陶瓷为95氧化铝陶瓷或99氧化铝陶瓷；95氧化铝陶瓷和99氧化铝陶瓷是指氧化铝的质量百分含量为95％和99％；具体地，相对于现有技术中的其它陶瓷材料、玻璃、塑料及304不锈钢，99氧化铝陶瓷和95氧化铝陶瓷质地坚硬，激光切割方便，可以实现非常高的机械加工精度，并且，99氧化铝陶瓷和95氧化铝陶瓷材质相对于304不锈钢材质，密度较小(仅为304不锈钢密度的四分之一左右)，因此，99氧化铝陶瓷和95氧化铝陶瓷做成的电极片的重量和体积大大减小。又由于99氧化铝陶瓷和95氧化铝陶瓷本身不能导电，为了实现氧化铝陶瓷片的正反面导通，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于飞行时间质谱仪的电极片，其特征在于，所述电极片包括氧化铝陶瓷和金属镀层；所述金属镀层涂覆于氧化铝陶瓷表面和侧沿；所述氧化铝陶瓷为95氧化铝陶瓷或99氧化铝陶瓷；所述95氧化铝陶瓷和99氧化铝陶瓷是指氧化铝的质量百分含量为95％和99％。

【技术特征摘要】
1.一种用于飞行时间质谱仪的电极片，其特征在于，所述电极片包括氧化铝陶瓷和金属镀层；所述金属镀层涂覆于氧化铝陶瓷表面和侧沿；所述氧化铝陶瓷为95氧化铝陶瓷或99氧化铝陶瓷；所述95氧化铝陶瓷和99氧化铝陶瓷是指氧化铝的质量百分含量为95％和99％。2.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于：所述金属镀层的涂覆方式为分层涂覆，自下而上依次包括钼、锰、铜和镍层。3.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述金属镀层为金、银、铜、钯、钼、镍、锰中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的电极片，其特征在于，所述金属镀层为金、银、铜、钯、钼、镍、锰的合金中的一种。5.根据权利要求1至4任一项所述的电极片，其特征在于，所述电极片的厚度为0.5～2mm；所述电极片平整度优于0.02mm。6.根据权利要求1至5任一项所述的电极片，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂宗秀，李玉泽，袁震，占铃鹏，熊彩侨，刘会会，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11