ESI离子源、用于其的可控高压直流电源制造技术

本发明专利技术公开了一种用于ESI离子源的可控高压直流电源，包括：振荡模块，用于进行自激振荡以生成开关信号；开关模块，用于在开关信号的控制下交替导通以输出初始交流电压；升压模块，用于将初始交流电压进行升压，得到二次交流电压；倍压整流模块，用于对二次交流电压按照预设倍数进行升压，并将升压后的电压进行整流以输出直流电压；滤波模块，用于将直流电压进行滤波；输出模块，用于输出滤波后的直流电压。本发明专利技术还公开了一种ESI离子源。本发明专利技术通过向电喷雾离子源提供高电压和强电场，可以显著提高对样品的电离效率和产生离子的传输效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及质谱仪
，特别涉及ー种ESI离子源，以及用于ESI离子源的可控高压直流电源。
技术介绍
质谱仪又称质谱计，是用于分离和检测不同同位素的仪器。具体而言，质谱仪为根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的ー类仪器。质谱仪主要由离子源、离子导入和离子传输、质量分析器、探測器和真空系统组成。离子源是质谱仪的重要组成部分，其作用是将被分析的样品分子电离成带电的离子，并使这些离子在离子光学的作用下，汇集成具有一定几何形状和一定能量的离子束，然后进入质量分析器被分离。离子源是使中性原子或分子电离，并从中引出离子束流的装置。ESI(ElectronSprayIonization,电喷雾离子源)离子源是离子源的ー种。ESI离子源的工作原理是样品溶液从具有雾化气套管的毛细管端流出时在电场和雾化气的吹带作用下喷成无数的带电微液滴。在一定加热温度下，液滴中的溶剂被快速蒸发，液滴直径不断变小，表面电荷密度不断増大，最終使溶剂和样品离子从液滴中被排挤出，样品离子通过毛细管进入到后级被分析检测。ESI离子源需要施加一定強度的电场，用于维持ESI离子源形成稳定的泰勒锥(Taylor Cone)，从而实现样品最大限度的电离。并且，ESI离子源产生的样品离子，需要在一定的电场作用下，才能高效地会聚导入毛细管。由上可知，需要给离子源提供一个适合的电场。传统的质谱仪缺少对电喷雾离子源电场的实时控制，不利于对其进行优化调节，这将严重影响离子化效率，乃至质谱仪器的灵敏度。
技术实现思路
本专利技术的目的g在至少解决上述技术缺陷之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提供一种用于ESI离子源的高压直流电源， 该高压直流电源可以向外部提供稳定的高电压和强电场。本专利技术的第二个目的在于提供ー种ESI离子源，该ESI离子源通过向电喷雾离子源提供高电压和强电场，可以显著提高对样品的电离效率和产生离子的传输效率。为达到上述目的，本专利技术第一方面的实施例提出了一种用于ESI离子源的高压直流电源，包括振荡模块，所述振荡模块用于进行自激振荡以生成开关信号；开关模块，所述开关模块与所述振荡模块相连，用于在所述开关信号的控制下交替导通以输出初始交流电压；升压模块，所述升压模块与所述开关模块相连，用于将所述初始交流电压进行升压，得到二次交流电压；倍压整流模块，所述倍压整流模块与所述升压模块相连，用于对所述ニ次交流电压按照预设倍数进行升压，并将升压后的电压进行整流以输出直流电压；滤波模块，所述滤波模块与所述倍压整流模块相连，用于将所述整流电压进行滤波；输出模块，所述输出模块与所述滤波模块相连，用于输出所述滤波后的直流电压。根据本专利技术实施例的用于ESI离子源的高压直流电源，可以向ESI离子源输出稳定的高电压和强电场，以使得在ESI离子源的电离腔内形成高压强电场。在本专利技术的一个实施例中，所述振荡模块包括多谐振荡器和D触发器。在本专利技术的一个实施例中，所述多谐振荡器包括CMOS施密特触发器。在本专利技术的一个实施例中，所述开关模块包括第一场效应管和第二场效应管，其中，所述振荡模块的输出端分别与所述第一场效应管的栅极以及所述第二场效应管的栅极相连，所述第一场效应管的漏极和所述第二场效应管的漏极分别输出初始交流电压。采用场效应管作为开关，具有开关切換速度快、灵敏度高的特点。在本专利技术的一个实施例中，所述升压模块的输入端分别与所述第一场效应管的漏极和所述第二场效应管的漏极相连，用于将所述初始交流电源进行升压，得到二次交流电压。在本专利技术的一个实施例中，所述升压模块为高频变压器，所述高频变压器的初级侧的两个抽头分别与所述第一场效应管的漏极和所述第二场效应管的漏极相连，所述高频变压器的次级侧的一个抽头与所述倍压整流単元相连。在本专利技术的一个实施例中，所述滤波模块为RC滤波网络。在本专利技术的一个实施例中，所述高压直流电源进一歩包括电流检测模块，所述电流检测模块与所述升压模块的次级侧的ー个抽头相连，用于检测所述升压模块的输出电流；电压检测模块，所述电压 检测模块与所述滤波模块的输出端相连，用于检测滤波后的直流电压；控制模块，所述控制模块分别与所述电流检测模块和所述电压检测模块相连，用于获取所述电流检测模块检测到的输出电流和所述电压检测模块检测到的滤波后的直流电压，在所述控制模块内预设有调节电压初始值；电压调节模块，所述电压调节模块的输入端分别与所述控制模块和所述滤波模块的输出端相连，所述电压调节模块的输出端与所述升压模块的次级侧的中间抽头相连，用于将来自所述控制模块的所述滤波后的直流电压和所述调节电压初始值进行误差比较放大以获得调整后的调节电压，并将所述调整后的调节电压输出至所述高频变压器的初级侧以调节所述初始交流电压。由此，可以实时监测电流和电压，从而根据对电压和电流的不同要求，实现对电压和电流的调节。在本专利技术的一个实施例中，所述高压直流电源进一歩包括极性调节模块，所述极性调节模块的输入端与所述控制模块的输出端，所述极性调节模块的输出端分别与所述电流检测模块的输入端、所述电压调节模块的输入端、所述倍压整流模块的输入端相连，用于输出电平相反的两个信号，通过对所述电平相反的两个信号进行高低电平切换以对所述电压调节模块、所述电流检测模块和所述倍压整流模块的输出信号的极性进行调节。由此，利用极性调节模块对高压直流电源输出电压形成的高压强电场的极性进行调节。在本专利技术的一个实施例中，所述高压直流电源进一歩包括关断控制模块，所述关断控制模块的输入端与所述控制模块相连，所述关断控制模块的输出端分别与所述振荡模块和所述电压调节模块相连，用于在所述控制模块输出的关断控制信号的控制下关断所述开关模块输入至所述升压模块的开关信号，以及所述电压调节模块输入至所述升压模块的调节电压。由此，对高压直流电源100中的部分功能进行关断控制，可以在当前输出的电压与目标结果存在较大偏差，保证了输出结果的准确性。本专利技术第二方面的实施例提出了ー种ESI离子源，包括直流电源组，所述直流电源组包括第一可控高压直流电源、第二可控高压直流电源、第三可控高压直流电源，其中，所述第一可控高压直流电源、所述第二可控高压直流电源和所述第三可控高压直流电源均为本专利技术第一方面实施例提供的高压直流电源；离子源圆筒，所述离子源圆筒与所述第一可控高压直流电源相连，所述第一可控高压直流电源向所述离子源圆筒提供电场；离子源终板，所述离子源终板与所述第二可控高压直流电源相连，所述第二可控高压直流电源向所述离子源终板提供电场；ESI喷针，所述ESI喷针用于将待测样品输送至所述离子源圆筒和所述离子源终板围成的腔体内；雾化气套管，所述雾化气套管套设于所述ESI喷针的外部，用于向所述离子源圆筒和所述离子源终板围成的电离腔体内通入雾化气，所述待测样品在接入电源后的所述离子源圆筒和所述离子源终板形成的电场和所述雾化气的吹带作用下形成带电微液滴；干燥气加热器，向所述干燥气加热器中通入干燥气体，所述干燥气加热器用于对所述干燥气体进行加热；干燥气套管，所述干燥气套管套与所述干燥气加热器相连通，设于所述离子源毛细管的外部且与所述电离腔体相连通，用于将所述加热后的干燥气通入至所述电离腔体中以对带电微液滴进行干燥，得到带电离子；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于ESI离子源的高压直流电源，其特征在于，包括：振荡模块，所述振荡模块用于进行自激振荡以生成开关信号；开关模块，所述开关模块与所述振荡模块相连，用于在所述开关信号的控制下交替导通以输出初始交流电压；升压模块，所述升压模块与所述开关模块相连，用于将所述初始交流电压进行升压，得到二次交流电压；倍压整流模块，所述倍压整流模块与所述升压模块相连，用于对所述二次交流电压按照预设倍数进行升压，并将升压后的电压进行整流以输出直流电压；滤波模块，所述滤波模块与所述倍压整流模块相连，用于将所述直流电压进行滤波；输出模块，所述输出模块与所述滤波模块相连，用于输出所述滤波后的直流电压。

【技术特征摘要】
1.一种用于ESI离子源的高压直流电源，其特征在于，包括 振荡模块，所述振荡模块用于进行自激振荡以生成开关信号； 开关模块，所述开关模块与所述振荡模块相连，用于在所述开关信号的控制下交替导通以输出初始交流电压； 升压模块，所述升压模块与所述开关模块相连，用于将所述初始交流电压进行升压，得到二次交流电压； 倍压整流模块，所述倍压整流模块与所述升压模块相连，用于对所述二次交流电压按照预设倍数进行升压，并将升压后的电压进行整流以输出直流电压； 滤波模块，所述滤波模块与所述倍压整流模块相连，用于将所述直流电压进行滤波； 输出模块，所述输出模块与所述滤波模块相连，用于输出所述滤波后的直流电压。2.如权利要求1所述高压直流电源，其特征在于，所述振荡模块包括多谐振荡器和D触发器。3.如权利要求2所述的高压直流电源，其特征在于，所述多谐振荡器包括CMOS施密特触发器。4.如权利要求1所述的高压直流电源，其特征在于，所述开关模块包括第一场效应管和第二场效应管，其中，所述振荡模块的输出端分别与所述第一场效应管的栅极以及所述第二场效应管的栅极相连，所述第一场效应管的漏极和所述第二场效应管的漏极分别输出初始交流电压。5.如权利要求4所述的高压直流电源，其特征在于，所述升压模块的输入端分别与所述第一场效应管的漏极和所述第二场效应管的漏极相连，用于将所述初始交流电源进行升压，得到二次交流电压。6.如权利要求5所述的高压直流电源，其特征在于，所述升压模块为高频变压器，所述高频变压器的初级侧的两个抽头分别与所述第一场效应管的漏极和所述第二场效应管的漏极相连，所述高频变压器的次级侧的一个抽头与所述倍压整流模块相连。7.如权利要求1所述的高压直流电源，其特征在于，所述滤波模块为RC滤波网络。8.如权利要求6所述的高压直流电源，其特征在于，进一步包括 电流检测模块，所述电流检测模块与所述升压模块的次级侧的一个抽头相连，用于检测所述升压模块的输出电流； 电压检测模块，所述电压检测模块与所述滤波模块的输出端相连，用于检测滤波后的直流电压； 控制模块，所述控制模块分别与所述电流检测模块和所述电压检测模块相连，用于获取所述电流检测模块检测到的输出电流和所述电压检测模块检测到的滤波后的直流电压，在所述控制模块内预设有调节电压初始值； 电压调节模块，所述电压调节模块的输入端分别与所述控制模块和所述滤波模块的输出端相连，所述电压调节模块的输出端与所述升压模块的次级侧的中间抽头相连，用于将来自所述控制模块的所述滤波后的直流电压和所述调节电压初始值进行误差比较放大以获得调整后的调节电压，并将所述调整后的调节电压输出至所述高频变压器的初级侧以调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：周立，刘召贵，潘翔，熊亮，
申请(专利权)人：江苏天瑞仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：