迅速通过第二离子门205进入离子迁移区206。在通过迁移气体入口(如图2A右侧所示)充有迁移气体的离子迁移区206内，离子在电场牵引力和反向运动的迁移气流的共同作用下达到匀称运动状态，在经历较长的迁移距离后，具有不同迁移率的离子由于速度的不同被分开，最后经抑制栅207后被法拉第盘208收集，被后端电路记录。由图2A下方所示的出气口排出离子迁移谱仪内的气体。
[0020]图3A为根据本发明实施例的多针轮流放电离子源高压连接示意图；图3B为根据本发明实施例的电晕放电组件的PCB板侧面和正面剖视图。优选地，所述电晕放电组件包括PCB板301，所述PCB板301用作电晕针305固定及高压连接座。
[0021]优选地，所述PCB板301是两层绝缘层中间夹持布线层的耐高温PCB板；所述PCB板301前端(S卩，位于所述金属电晕筒的轴线附近的位置)开有均匀分布的若干过孔303，其中中心的一个过孔装配位置位于所述金属电晕筒314的轴线上，每个过孔303内均钎焊一根电晕针305。
[0022]优选地，每个过孔303均与单独的导线302相连。所述单独的导线302为PCB覆铜导线，其尾端分别焊接独立的高压导线313以与外部高压电源相连。每根所述高压导线313能够单独控制通断。电晕离子源工作时，通过外部开关控制PCB板上各电晕针轮流加载高压在其尖端发生电晕放电。当一块PCB板上的所有电晕针尖均失效后，可将该组件拆卸，更换新的PCB电极板或更换钎焊新的电晕针。
[0023]所述电晕放电组件还可以包括离子反应与存储环203，所述离子反应与存储环203为形似喇叭状的内部通道，其中所述离子反应与存储环203的小口端嵌入所述金属电晕筒202的喇叭口内，但不与所述金属电晕筒202电接触，所述离子反应与存储环203的大口端与离子门第一栅网204接触，使在大口端内与离子门第一栅网204之间形成等电势区，用于离子存储。由此，电晕放电产生的离子能够在电场的牵引下进入到离子反应存储区。所述离子反应与存储环的主要作用是在离子门关闭时，使初级反应离子与样品气体发生充分反应、复合，生成并存储待检测的特征离子团；在离子门打开时使上述复合的离子团聚焦并通过离子门进入离子迁移腔。通过该设计，可有效的屏蔽电晕放电脉冲干扰，屏蔽电晕脉冲带来的离子数量起伏，增大离子在离子门处的通过率，达到使离子迁移谱线稳定的效果。
[0024]PCB电极板可以采用由两层耐高温绝缘层中间夹持布线层制成的PCB板，PCB板301具有良好的绝缘性能和耐高温性能，可耐4000V高压，耐至少180°C高温，化学性质稳定，不含挥发性物质。PCB板301的材料可选用陶瓷、聚酰亚胺等。PCB电极板在插入电晕筒的一端(即，位于所述金属电晕筒的轴线附近的位置)开有若干个(以4-7个为宜)具有一定间距d的均匀分布的过孔303，每个过孔303都与一条印刷导线302相连，各印刷导线302互不相连，PCB板301另一端伸出金属电晕筒314外，PCB板301上每根印刷导线302均有单独的高压导线313与高压电源311相连，每根高压导线313均具有独立的开关312。每个过孔303都采用高温焊料304钎焊方式固定一支电晕针305。电晕针可以是针状或丝状，拥有极细的尖端(曲率半径小于0.05_)，可以选用化学惰性的难熔金属，如钼或铱等制成；各电晕针高出PCB基板的高度一致。电晕针间距d的设置应综合考虑加工工艺可达到的最小PCB孔间距和电极丝偏心距离对离子在离子门通过率的影响而定。电晕放电工作时，给电晕针305中的某一根针加载电压，其余针悬空，施加电压的电晕针与金属电晕筒202、离子反应与存储环203间形成不均匀电晕电场，曲率半径小的电晕针尖端场强较高，其表面空间发生电晕放电。待发生放电的电晕针尖受带电粒子轰击、腐蚀而失效时，可以更换给另外一根电晕针加载高压而使其余针悬空。如此，使电晕针轮流发生电晕放电，从而增加电晕放电组件的整体使用寿命。电晕针可以采用钎焊方式安装在PCB板上，PCB板加工精度高，具有较高的强度，电晕针采用钎焊方式固定，非常便于安装、更换以及维修。
[0025]实例:
本实例中，描述了采用PCB板钎焊电晕针代替传统电晕放电结构中的轴向悬空细长电晕针的电晕放电组件的一个具体设计。如图3B所示的PCB板采用2层氧化铝陶瓷绝缘层301和I层布线层302制成，绝缘层厚1mm，中间布线层厚20Z (约0.07mm)。PCB板一端开有5个直径为0.2mm的过孔，其中有I个过孔303安装时位于金属电晕筒314的轴心位置，其余4个孔以中心孔为中心对称，均匀分布在其四周，与中心孔间距d为0.4mm。每个过孔中采用高温焊料垂直钎焊I根电晕针305，电晕针选用直径为2(Γ50 μ m的钼丝，针突出PCB板的高度为2mm。对于本实例，PCB电路板的印刷线宽/间距为8/8mil (约0.2mm)，过孔间距0.4mm (即所有电晕针的偏心距离均为0.4mm)。根据模拟计算结果，加载高压的电晕针偏心距离在0.4mm以内时，与中心电晕针加载高压时相比，相对离子通过率可达0.9以上，如图4所示。
[0026]根据本发明的本电离组件的结构特征使得在任一时刻，只有一根电晕针发生电晕放电，而其余针悬空，多针轮流加载高压工作，因此该结构相对于单针结构可以提高整体电晕放电组件的使用寿命；相对于多针簇结构，可以降低离子源的放电电压，提高其放电稳定性；相对于针状电极的悬空安装，多电晕针由于固定在PCB基板上，安装时可以做到电极位置的精确稳定，从而更易于批量制造。
[0027]本发明可以以任何适当的形式实现，包括硬件、软件、固件或者这些的任意组合。可选地，本发明可以至少部分地实现为运行在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上的计算机软件。本发明的实施例的元件和部件可以在物理上、功能上和逻辑上以任何适当的方式实现。事实上，所述功能可以在单个单元中、在多个单元中或者作为其他功能单元的一部分而实现。同样地，本发明可以在单个单元中实现，或者可以在物理上和功能上分布在不同单元和处理器之间。
[0028]尽管已经结合一些实施例描述了本发明，但是本发明并不预期限于本文阐述的特定形式。相反地，本发明的范围仅由所附权利要求书限制。此外，虽然特征可能看起来结合特定实施例而被描述，但是本领域技术人员应当认识到，依照本发明可以组合所描述的实施例的各种不同的特征。在权利要求书中，措词包括/包含并没有排除其他元件或步骤的存在。
[0029]此外，尽管单独地被列出，但是多个装置、元件或方法步骤可以由例如单个单元或处理器实现。此外，尽管单独的特征可以包含于不同的权利要求中，但是这些特征可能地可以有利地加以组合，并且包含于不同的权利要求中并不意味着特征的组合不可行和/或不是有利的。此外，特征包含于一种权利要求类别中并不意味着限于该类别，而是表示该特征同样可适当地应用于其他权利要求类别。此外，权利要求中特征的顺序并不意味着其中特征必须起作用的任何特定顺序。
【主权项】
1.一种电晕放电组件,其特征在于,所述电晕放电组件包括: 电离放电腔室，所述电离放电腔室包括金属电晕筒，所述金属电晕筒具有待分析气体入口以及有利于形成汇聚电场的喇叭状前端口； 所述金属电晕筒的中心绝缘安装有多根可独立控制高压通断的电晕针。
2.根据权利要求1所述的电晕放电组件,其特征在于,所述电晕放电组件还包括PCB板，所述PCB板用作电晕针固定及高压连接座。
3.根据权利要求2所述的电晕放电组件，其特征在于，所述PCB板是两层绝缘层中间夹持布线层的耐高温PCB板。
4.根据权利要求2所述的电晕放电组件，其特征在于，所述PCB板前端开有均匀分布的若干过孔，其中中心的一个过孔装配位置位于所述金属电晕筒的轴线上，每个过孔内均钎焊一根电晕针。
5.根据权利要求4所述的电晕放电组件，其特征在于，所有电晕针的偏心距离均为0.4mm。
6.根据权利要求4所述的电晕放电组件，其特征在于，每个过孔均与单独的导线相连。
7.根据权利要求6所述的电晕放电组件，其特征在于，所述单独的导线为PCB覆铜导线，其尾端分别焊接独立的高压导线以与外部高压电源相连。
8.根据权利要求7所述的电晕放电组件，其特征在于，每根所述高压导线能够单独控制通断。
9.根据权利要求1-8之一所述的电晕放电组件，其特征在于，所述电晕放电组件还包括离子反应与存储环，所述离子反应与存储环为形似喇叭状的内部通道，其中所述离子反应与存储环的小口端嵌入所述金属电晕筒的喇叭口内，但不与所述金属电晕筒电接触，所述离子反应与存储环的大口端与离子门第一栅网接触，使在大口端内与离子门第一栅网之间形成等电势区，用于离子存储。
10.一种离子迁移谱仪，其特征在于，所述离子迁移谱仪包括: 根据权利要求1-9之一所述的电晕放电组件； 离子门，所述离子门由两张相对的栅网构成； 迁移区，所述迁移区包括漂移电极，所述漂移电极为同轴心等间距的圆环电极；以及 法拉第盘，所述法拉第盘后接电荷灵敏放大器以读取离子信号。
11.一种利用如权利要求1-9之一所述的电晕放电组件进行电晕放电的方法，其中在任一时刻，只有一根电晕针发生电晕放电，而其余针悬空；所述多根电晕针轮流加载高压工作。
【专利摘要】本发明公开了一种电晕放电组件，所述电晕放电组件包括：电离放电腔室，所述电离放电腔室包括金属电晕筒，所述金属电晕筒具有待分析气体入口以及有利于形成汇聚电场的喇叭状前端口；所述金属电晕筒的中心绝缘安装有多根可独立控制高压通断的电晕针。本发明还公开了一种使用上述电晕放电组件的离子迁移谱仪。
【IPC分类】G01N27-68, H01T19-04, H01J49-16
【公开号】CN104752148
【申请号】CN201310741426
【发明人】张清军, 李元景, 陈志强, 王燕春, 赵自然, 刘以农, 刘耀红, 邹湘, 马秋峰, 王钧效, 李祥华, 常建平
【申请人】同方威视技术股份有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月30日
【公告号】US20150188295, WO2015101165A1