專利名稱：一種利用光電效應增強的射頻放電電離裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電離裝置，特別涉及一種利用光電效應增強的射頻放電電離裝置。
背景技術：
等離子體技術近幾年發展迅速，并得到了廣泛的應用，例如可用于微電子工業硅片清洗，替代目前的酸或去離子水清洗；清洗所有的生化污染表面，包括被生化武器污染的表面和空間；替代濕化學法，可用于制藥和食品行業原位消毒；醫療期間消毒和皮膚病的治療；清洗放射性材料表面；改性紡織材料；改性材料表面；質譜中的電離源等。中國專利CN200710017858. 9中公開了一種使用水冷卻的射頻感應耦合等離子體放電裝置，該發明包括射頻功率源與射頻功率源相匹配的網絡，包括屏蔽殼體，冷卻水進出管和反應氣體口。這種裝置的工作氣壓范圍較窄，且啟動不穩定。在空氣中，使氣體擊穿需要很高的電壓，造成這一現象的原因之一是空氣中的電子密度非常小，使得引發電子雪崩的最初電子非常少，因而放電的啟動電壓比較高。射頻放電的正常工作氣壓在10 100 左右，但是由于工作空間中的電子密度非常小，射頻放電的啟動較為困難。

發明內容
本發明的目的在于提供一種利用光電效應增強的射頻放電電離裝置，可作為等離子體技術應用，也可以作為質譜的電離源。本發明所要解決的技術問題是現在技術中射頻放電的工作氣壓范圍較窄、射頻放電啟動困難以及放電不穩定的問題。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是一種利用光電效應增強的射頻放電電離裝置，包括絕緣介質腔、紫外光源、氣體入口、光學透鏡、柵網、射頻線圈和光電轉換電極，所述絕緣介質腔兩端開口，下端口與所述光電轉換電極連接；所述光學透鏡安裝于所述絕緣介質腔上端口處，并密封；所述射頻線圈套設于所述絕緣介質腔中部外圍；所述絕緣介質腔在所述光學透鏡與所述射頻線圈之間依次設置所述氣體入口與所述柵網；所述紫外光源設于所述光學透鏡正上方。進一步地，所述絕緣介質腔由玻璃、石英、陶瓷等制作而成，這些材質不但具有良好的隔熱性能，還具有良好的絕緣性能，并且制作加工容易、價格較便宜。由于質譜儀本身含有較多的各種零部件，體積也不會太大，因此要求各部件在滿足功能需要時，體積盡量小，因此，絕緣介質腔內徑小于10mm，長度為20 200mm。進一步地，所述紫外光源為能夠發射高能量光子的光源，發射波長小于400nm。進一步地，所述光學透鏡由能夠透過紫外光的石英、氟化鎂等制作，包括凸透鏡、 凹透鏡、平面鏡等。進一步地，所述柵網上施加正電壓或負電壓，柵網由不銹鋼、鎳、金或鋁等金屬材料制作，孔密度為10 200目。 進一步地，所述射頻線圈由射頻電源供電，電源頻率為IMHz 50MHz，功率0. 05 50W,射頻線圈由風冷或水冷進行冷卻。進一步地，所述光電轉換電極為中心帶圓孔的金屬電極，其金屬材料的功函數小于光源中光子能量，金屬電極上施加負電壓，電壓范圍為-IV -1000V。本發明利用光電效應產生光電子，在射頻放電區域中產生一定量的電子，因而使射頻放電易于啟動，且提高了離子的引出效率；由于提供了大量的電子，降低了射頻放電的啟動電壓和功率，同時還提高了射頻放電的工作氣壓范圍；由于能夠持續產生電子，使放電的穩定性得以提高。綜上所述，本發明能夠使射頻放電更容易啟動，且提高了射頻放電的工作氣壓范圍、離子引出效率和放電穩定性。


圖1為本發明的結構示意圖。圖中1、絕緣介質腔； 2、紫外光源4、光學透鏡； 5、柵網；7、光電轉換電極；8、分析儀器
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。實施例1，見圖1所示本發明一種利用光電效應增強的射頻放電電離裝置，包括絕緣介質腔1、紫外光源 2、氣體入口 3、光學透鏡4、柵網5、射頻線圈6和光電轉換電極7，所述絕緣介質腔1兩端開口，下端口與所述光電轉換電極7連接；所述光學透鏡4安裝于所述絕緣介質腔1上端口處，并密封；所述射頻線圈6套設于所述絕緣介質腔1中部外圍；所述絕緣介質腔1在所述光學透鏡4與所述射頻線圈6之間依次設置所述氣體入口 3與所述柵網5 ；所述紫外光源2 設于所述光學透鏡4正上方。所述絕緣介質腔1材料為石英，內徑為3mm，長度為50mm ；工作氣體為氬氣，氣體流速為lOmL/min ；所述紫外光源2為能夠發射波長小于400nm的光源；所述氣體入口 3的孔徑為2mm，距射頻線圈與光學透鏡各2mm ；所述光學透鏡4材料為氟化鎂，其結構形狀為凸透鏡；所述柵網5上能過外接電源施加正電壓，為不銹鋼材料，孔密度為100目；所述射頻線圈6由射頻電源供電，電源頻率為10MHz，功率5W，由風冷或水冷進行冷卻；所述光電轉換電極7為功函數小于所述紫外光源2中光子能量且中心帶圓孔的不銹鋼電極，對其施加負電壓，電壓為-100V。使用時，工作氣體或工作氣體與待測氣體的混合氣由所述氣體入口 3進入所述絕緣介質腔1內，同時，所述紫外光源2發射紫外光，透過所述光學透鏡4進入到所述絕緣介質腔1內。所述光學透鏡4除了有透光作用外，還能使所述絕緣介質腔1保持密封，防止氣體外流。紫外光進入所述絕緣介質腔1后穿過所述柵網5進入到所述射頻線圈6涵蓋的區域，達到所述光電轉換電極7，在光電效應作用下，產生一定量的光電子。由于所述柵網5上施加有正電壓，使產生的光電子向所述柵網5移動，從而在所述射頻線圈6涵蓋的區域內產生一定的電子，增加了流過此區域氣體的電子密度，從而使射頻放電易于啟動，同時也可提高射頻放電區域的工作氣壓范圍。所述射頻線圈6在射頻電源作用下啟動放電，使流過此
3、氣體入口 ； 6、射頻線圈；區域的氣體電離，產生離子，在氣流、所述柵網5與所述光電轉換電極7的共同作用下，產生的離子從所述光電轉換電極7中央的圓孔被引出，進入分析儀器，從而大大提高了離子引出效率和放電穩定性。實施例2，見圖1所示本實施例與實施例1結構基本相同，所述絕緣介質腔1材料為玻璃，內徑為1mm， 長度為20mm ；工作氣體為氬氣，氣體流速為lmL/min ；所述紫外光源2為能夠發射波長小于 400nm的光源；所述氣體入口 3的孔徑為0. 1mm，距射頻線圈與光學透鏡各Imm ；所述光學透鏡4材料為石英，其結構形狀為凹透鏡；所述柵網5上能過外接電源施加正電壓，為鎳材料， 孔密度為200目；所述射頻線圈6由射頻電源供電，電源頻率為1MHz，功率0.05W，由風冷或水冷進行冷卻；所述光電轉換電極7為功函數小于所述紫外光源2中光子能量且中心帶圓孔的不銹鋼電極，對其施加負電壓，電壓為-IV。實施例3，見圖1所示本實施例與實施例1結構基本相同，所述絕緣介質腔1材料為陶瓷，內徑為9mm，長度為200mm ；工作氣體為氬氣，氣體流速為50mL/min ；所述紫外光源2為能夠發射波長小于 400nm的光源；所述氣體入口 3的孔徑為10mm，距射頻線圈與光學透鏡各3mm ；所述光學透鏡4材料為氟化鎂，其結構形狀為平面鏡；所述柵網5上能過外接電源施加正電壓，為金或鋁材料，孔密度為10目；所述射頻線圈6由射頻電源供電，電源頻率為50MHz，功率50W，由風冷或水冷進行冷卻；所述光電轉換電極7為功函數小于所述紫外光源2中光子能量且中心帶圓孔的不銹鋼電極，對其施加負電壓，電壓為-1000V。以上所述僅是本發明的較佳實施方式，故凡依本發明專利申請范圍所述的構思、 構造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發明專利申請范圍內。
權利要求
1.一種利用光電效應增強的射頻放電電離裝置，包括絕緣介質腔(1)、紫外光源O)、 氣體入口(3)、光學透鏡、柵網(5)、射頻線圈(6)和光電轉換電極(7)，其特征在于所述絕緣介質腔(1)兩端開口，下端口與所述光電轉換電極(7)連接；所述光學透鏡(4)安裝于所述絕緣介質腔(1)上端口處，并密封；所述射頻線圈(6)套設于所述絕緣介質腔(1)中部外圍；所述絕緣介質腔(1)在所述光學透鏡(4)與所述射頻線圈(6)之間依次設置所述氣體入口( 與所述柵網( ；所述紫外光源( 設于所述光學透鏡(4)正上方。
2.根據權利要求1所述的利用光電效應增強的射頻放電電離裝置，其特征在于所述氣體入口孔徑為0. Imm 10mm。
3.根據權利要求1所述的利用光電效應增強的射頻放電電離裝置，其特征在于所述絕緣介質腔(1)由玻璃、石英或陶瓷制作而成，其內徑小于10mm，長度為20 200mm。
4.根據權利要求1所述的利用光電效應增強的射頻放電電離裝置，其特征在于所述紫外光源( 為能夠發射高能量光子的光源，發射波長小于400nm。
5.根據權利要求1所述的利用光電效應增強的射頻放電電離裝置，其特征在于所述光學透鏡由能夠透過紫外光的石英或氟化鎂制作，包括凸透鏡、凹透鏡、平面鏡。
6.根據權利要求1所述的利用光電效應增強的射頻放電電離裝置，其特征在于所述柵網(5)上施加正電壓或負電壓，柵網(5)由不銹鋼、鎳、金或鋁制作，孔密度為10 200目。
7.根據權利要求1所述的利用光電效應增強的射頻放電電離裝置，其特征在于所述射頻線圈(6)由射頻電源供電，電源頻率為IMHz 50MHz，功率0. 05 50W，射頻線圈(6) 由風冷或水冷進行冷卻。
8.根據權利要求1所述的利用光電效應增強的射頻放電電離裝置，其特征在于所述光電轉換電極(7)為中心帶圓孔的金屬電極，其金屬材料的功函數小于光源中光子能量， 金屬電極上施加負電壓，電壓范圍為-IV -1000V。
全文摘要
本發明涉及一種電離裝置，特別是涉及一種利用光電效應增強的射頻放電裝置，包括絕緣介質腔、紫外光源、氣體入口、光學透鏡、柵網、射頻線圈和光電轉換電極，所述絕緣介質腔兩端開口，下端口與所述與光電轉換電極連接；所述光學透鏡安裝于所述絕緣介質腔上端口處，并密封；所述射頻線圈套設于所述絕緣介質腔中部外圍；所述絕緣介質腔在所述光學透鏡與所述射頻線圈之間依次設置所述氣體入口與所述柵網；所述紫外光源設于所述光學透鏡正上方。本發明的利用光電效應增強的射頻放電裝置，使射頻放電更容易啟動，且提高了射頻放電的工作氣壓范圍、離子引出效率和放電穩定性。
文檔編號H01J37/32GK102522307SQ20121000261
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者傅忠, 吳慶浩, 周振, 程平, 董俊國, 高偉, 黃正旭 申請人:昆山禾信質譜技術有限公司