一种高气密性离子迁移管制造技术

本发明专利技术公开一种高气密性的离子迁移管，其采用平面配合和应力弹簧挤压的方法实现离子迁移管内部的气相密封，离子迁移管的工作温度在0～150℃、内部气压在300～1200Torr之间调节时不会发生气体渗露。该方法避免了密封胶、橡胶O圈等热不稳定性密封材料的使用，有效解决离子迁移管在高低温交变环境中绝缘材料胀缩形变造成的气密性差、易受污染等问题。

A high airtight ion transfer tube

The invention discloses an ion transfer tube with high air tightness, which adopts the method of plane coordination and stress spring extrusion to realize the gas phase sealing inside the ion transfer tube. When the working temperature of the ion transfer tube is 0-150 \u2103, and the internal air pressure is 300-1200 Torr, the gas body will not leak. The method avoids the use of thermal unstable sealing materials such as sealant and rubber O-ring, and effectively solves the problems of poor air tightness and pollution caused by expansion and contraction deformation of insulating materials in high and low temperature alternating environment.

【技术实现步骤摘要】
一种高气密性离子迁移管
本专利技术涉及离子迁移谱仪器核心部件离子迁移管的气相密封，具体来说是一种结合平面配合和应力弹簧挤压实现离子迁移管内部气相密封的方法。
技术介绍
离子迁移管作为离子迁移谱仪器的核心组件，其气密性影响离子迁移谱仪器的检测灵敏度、抗污染能力等性能。目前，普遍采用在离子迁移管内腔加密封套筒和橡胶O圈的方式对离子迁移管进行气相密封。一方面，密封套筒的使用会造成严重的电荷累积现象，影响离子迁移管的开机稳定时间；另一方面，橡胶O圈耐高温性能差，极易出现高温疲劳并释放出有机物污染离子迁移管内部。使用陶瓷作为绝缘材料，通过陶瓷密封胶将陶瓷组件和不锈钢组件相粘合也是一种实现离子迁移管密封的方式。但是这种方式制作的离子迁移管无法在高温下使用。低温共火陶瓷一体成型技术，也被用于高密封性离子迁移管的设计，但这中技术制作离子迁移管需要耗费大量的时间，并且成本高。因此，本专利技术公开一种新型高气密性的离子迁移管，其采用平面配合和应力弹簧挤压的方法实现离子迁移管内部的气相密封，离子迁移管的工作温度在0～150℃、内部气压在300～1200Torr之间调节时不会发生气体渗露。该方法避免了密封胶、橡胶O圈等热不稳定性密封材料的使用，有效解决离子迁移管在高低温交变环境中绝缘材料胀缩形变造成的气密性差、易受污染等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是利用平面配合和应力弹簧挤压的方法实现离子迁移管内部的气相密封，避免密封胶、橡胶O圈等热不稳定性密封材料的使用对离子迁移管的性能造成影响。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种高气密性离子迁移管，离子迁移管为一中空圆柱状腔体，在腔体两端分别设置反应离子产生装置离子源以及离子检测装置离子接收极；在腔体内部位于离子源和离子接收极之间设置离子门，将腔体内部分成两个区域，其中离子源和离子门之间构成电离区，离子门和离子接收极之间构成迁移区。电离区和迁移区均由平板状圆环电极与平板状圆环绝缘体交替叠合构成，平板状圆环绝缘体的厚度0.005-2毫米，平板状圆环电极与平板状圆环绝缘体之间存在绕中部通孔一周的平面接触。离子门由片状圆形栅网电极及片状圆环形绝缘体交替叠合构成，片状圆环形绝缘体的厚度0.005-2毫米，片状圆形栅网电极的四周外缘设有圆环形片状金属，片状圆形栅网电极同轴置于圆环形片状金属内部，圆环形片状金属与片状圆环形绝缘体之间存在绕中部通孔一周的平面接触。离子源为固定于一圆形导电极板上的圆筒状离子源或圆环状平板离子源；离子接收极为圆筒状离子接收极或圆环状平板离子接收极。离子源的圆形导电极板与电离区之间、电离区与离子门之间、离子门与迁移区之间、迁移区与离子接收极之间存在绕中部通孔一周的平面接触。离子迁移管置于一左端密闭右端开口的筒体绝缘固定外壳内，于左密闭端中部开设有通孔，于离子迁移管左端圆形导电极板和固定外壳左侧密闭端内壁面间设有压力弹簧，于离子迁移管右端离子接收极的右侧设有压力弹簧，固定外壳的右开口端设有内螺纹或外螺纹，一带有外螺纹或内螺纹的圆形压盖螺合于固定外壳的右开口端，圆形压盖与离子接收极右侧的压力弹簧抵接；于压盖中部设有通孔。离子迁移管两端紧邻离子源和离子接收极的轴向外侧设置有圆环形压力弹簧，压力弹簧压缩至工作长度时产生压力大于100牛。平板状圆环绝缘体、片状圆环形绝缘体的材料为聚四氟乙烯，所述圆柱状绝缘体、固定外壳的材料为聚醚醚酮；固定外壳的侧壁上设置镂空槽，离子迁移管的电极能够与外部电源进行连接。离子源为在大气压条件下能够离子化样品分子的任意离子源；离子源上设置有进气口和出气口，离子接收极上设置有进气口。载带有待测样品的气体通过离子源上设置的进气口进入到离子源中，样品分子在离子源中被离子化成样品离子。样品离子经电离区中电场的驱动到达离子门前，离子门前的离子通过周期开启的离子门进入到离子迁移区，在其中电场的驱动下先后到达离子检测极，并被转换成电流强度对时间的谱图信息输出。在上述过程进行的同时，另一路漂气从迁移区上设置的进气口进入迁移区内部并沿着与离子飞行方向相反的方向流出离子迁移区，最终与载带有待测样品的气体一起从离子源上设置的出气口流出离子迁移管。所述的漂气为包括O2、N2、CO2、H2、Ar等气体在内的任一气体或者二种以上气体混合物。本专利技术的优点是本专利技术方法简单，避免了密封胶、橡胶O圈等热不稳定性密封材料的使用，可保证离子迁移管的工作温度在0～150℃、内部气压在300～1200Torr之间调节时不会发生气体渗露，有效解决离子迁移管在高低温交变环境中绝缘材料胀缩形变造成的气密性差、易受污染等问题。附图说明图1、一种高气密性离子迁移管。其中：1——离子源；2——电离区；3——离子门；4——迁移区；5——离子接收极；6——导电环；7——绝缘环；——漂气进气口；9——样品气进气入口；10——出气口；11——固定外壳；12——压力弹簧；13——固定螺母。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1一种高气密性离子迁移管，如图1所示。离子迁移管为一中空圆柱状腔体，在腔体两端分别设置反应离子产生装置离子源1以及离子检测装置离子接收极5；在腔体内部位于离子源1和离子接收极5之间设置离子门3，将腔体内部分成两个区域，其中离子源1和离子门3之间构成电离区2，离子门3和离子接收极5之间构成迁移区4。电离区2和迁移区4均由外径40mm、内径30mm、厚度为3.5mm不锈钢导电环6与外径40mm、内径30mm、厚度为1.5mm四氟绝缘环7同轴心交替叠合构成；电离区2长度为21.5mm，迁移区4长度41.5mm。离子门3由两个外径40mm、厚度0.06mm的圆形金属栅网和一个外径40mm、内径30mm、厚度为1mm的四氟绝缘环同轴心交替叠合构成，圆形金属栅网的外缘有圆环形实体，圆环形实体的外径40mm、内径30mm。离子源1的外径40mm、长度12mm，与电离区2之间存在绕圆一周的平面接触；电离区2与离子门3之间、离子门3与迁移区4之间存在绕圆一周的平面接触；离子接收极5的外径40mm、长度10mm，与迁移区4之间存在绕圆一周的平面接触。离子迁移管两端紧邻离子源1和离子接收极5的轴向外侧设置有外径40mm、内径30mm、自由高度9.8mm的压力弹簧12，压力弹簧12的工作高度为4.8mm，产生应力为300牛；离子迁移管与应力弹簧12置于外径56mm、内径40mm的PEEK固定外壳11中。固定外壳11两端开放，于固定外壳一端的内壁上设置指向固定外壳内部的圆环状凸台，凸台的内径30mm、厚度10mm；于固定外壳另一端的内壁上设置M42的内螺纹。一圆柱状PEEK固定螺母13设置有M42外螺纹，与固定外壳11的内螺纹相螺合，推动压力弹簧12收缩至工作高度即可实现离子迁移管内部的气相密封。PEEK固定外壳11的侧壁上设置镂空槽，离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高气密性离子迁移管，所述离子迁移管为一中空圆柱状腔体，在腔体两端分别设置反应离子产生装置离子源以及离子检测装置离子接收极；在腔体内部位于离子源和离子接收极之间设置离子门，将腔体内部分成两个区域，其中离子源和离子门之间构成电离区，离子门和离子接收极之间构成迁移区；其特征在于：/n电离区和迁移区均由平板状圆环电极与平板状圆环绝缘体交替叠合构成，平板状圆环绝缘体的厚度0.005-2毫米，平板状圆环电极与平板状圆环绝缘体之间存在绕中部通孔一周的平面接触；/n离子门由片状圆形栅网电极及片状圆环形绝缘体交替叠合构成，片状圆环形绝缘体的厚度0.005-2毫米，片状圆形栅网电极的四周外缘设有圆环形片状金属，片状圆形栅网电极同轴置于圆环形片状金属内部，圆环形片状金属与片状圆环形绝缘体之间存在绕中部通孔一周的平面接触；/n离子源为固定于一圆形导电极板上的圆筒状离子源或圆环状平板离子源；离子接收极为圆筒状离子接收极或圆环状平板离子接收极；/n离子源的圆形导电极板与电离区之间、电离区与离子门之间、离子门与迁移区之间、迁移区与离子接收极之间存在绕中部通孔一周的平面接触；/n离子迁移管置于一左端密闭右端开口的筒体绝缘固定外壳内，于左密闭端中部开设有通孔，于离子迁移管左端圆形导电极板和固定外壳左侧密闭端内壁面间设有压力弹簧，于离子迁移管右端离子接收极的右侧设有压力弹簧，固定外壳的右开口端设有内螺纹或外螺纹，一带有外螺纹或内螺纹的圆形压盖螺合于固定外壳的右开口端，圆形压盖与离子接收极右侧的压力弹簧抵接；于压盖中部设有通孔。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高气密性离子迁移管，所述离子迁移管为一中空圆柱状腔体，在腔体两端分别设置反应离子产生装置离子源以及离子检测装置离子接收极；在腔体内部位于离子源和离子接收极之间设置离子门，将腔体内部分成两个区域，其中离子源和离子门之间构成电离区，离子门和离子接收极之间构成迁移区；其特征在于：
电离区和迁移区均由平板状圆环电极与平板状圆环绝缘体交替叠合构成，平板状圆环绝缘体的厚度0.005-2毫米，平板状圆环电极与平板状圆环绝缘体之间存在绕中部通孔一周的平面接触；
离子门由片状圆形栅网电极及片状圆环形绝缘体交替叠合构成，片状圆环形绝缘体的厚度0.005-2毫米，片状圆形栅网电极的四周外缘设有圆环形片状金属，片状圆形栅网电极同轴置于圆环形片状金属内部，圆环形片状金属与片状圆环形绝缘体之间存在绕中部通孔一周的平面接触；
离子源为固定于一圆形导电极板上的圆筒状离子源或圆环状平板离子源；离子接收极为圆筒状离子接收极或圆环状平板离子接收极；
离子源的圆形导电极板与电离区之间、电离区与离子门之间、离子门与迁移区之间、迁移区与离子接收极之间存在绕中部通孔一周的平面接触；
离子迁移管置于一左端密闭右端开口的筒体绝缘固定外壳内，于左密闭端中部开设有通孔，于离子迁移管左端圆形导电极板和固定外壳左侧密闭端内壁面间设有压力弹簧，于离子迁移管右端离子接收极的右侧设有压力弹簧，固定外壳的右开口端设有内螺纹或外螺纹，一带有外螺纹或内螺纹的圆形压盖螺合于固定外壳的右开口端，圆形压盖与离子接收极右侧的压力弹簧抵接；于压盖中部设...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈创，李海洋，王卫国，蒋丹丹，陈红，厉梅，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21