一種用于多路分段離子阱的射頻直流耦合驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】一種用于多路分段離子阱的射頻直流耦合驅(qū)動(dòng)電路，包括射頻輸入（1）、直流耦合輸入（2）、電感L1和電容C1組成的濾波部分（3）和合成波形耦合輸出（4）；其工作原理為：射頻高壓信號(hào)經(jīng)過(guò)射頻輸入（1）傳輸高頻交流信號(hào)，直流電壓信號(hào)通過(guò)直流耦合輸入（2）傳輸信號(hào)，再經(jīng)由合成波形耦合輸出（4）疊加這兩種不同波形得到合成電壓信號(hào)；其中電感L1和電容C1組成的濾波部分（3）組成濾波電路阻止射頻輸入（1）的高壓射頻信號(hào)反饋到直流耦合輸入（2），損壞直流輸入電源。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于離子阱傳輸和儲(chǔ)存方面研究。
【專利說(shuō)明】一種用于多路分段離子阱的射頻直流耦合驅(qū)動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飛行時(shí)間質(zhì)譜的離子阱傳輸和儲(chǔ)存合成驅(qū)動(dòng)電路領(lǐng)域，具體涉及一種用于多路分段離子阱的射頻直流耦合驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]基于多級(jí)桿(四級(jí)桿，六級(jí)桿，八級(jí)桿等等)的射頻離子阱適用于離子傳輸、引導(dǎo)和儲(chǔ)存，它的原理是相鄰兩個(gè)桿分別加上正相和反相射頻高壓，離子在徑向方向束縛在很小的空間范圍內(nèi)，同時(shí)離子在桿的直流電場(chǎng)作用下繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)直到穿過(guò)離子阱。傳統(tǒng)的多級(jí)桿離子阱是采用單路正，反相射頻再疊加一路直流耦合的合成電壓波形，引導(dǎo)離子在阱內(nèi)做兩種形式的運(yùn)動(dòng)。而射頻成形電路用于傳輸離子的射頻電源如圖1所示，一般都有商業(yè)化產(chǎn)品，可以購(gòu)買。但是當(dāng)離子阱很長(zhǎng)，需要分段加工，同時(shí)離子引導(dǎo)和儲(chǔ)存采用分段加壓的形式，采用單射頻電源和單直流電源已經(jīng)不合適，當(dāng)采用多路射頻電源和多路直流電源耦合時(shí)，一方面大大增加了成本，更重要的是它們相互之間不匹配或者干擾會(huì)導(dǎo)致離子傳輸失敗或者降低傳輸和儲(chǔ)存效率。為了解決多路射頻源和直流電源耦合問(wèn)題，我們只用單路射頻電源和一個(gè)直流電源就可以實(shí)現(xiàn)多路射頻疊加直流電壓的合成電壓輸出，且每路直流電壓均可調(diào)，每路的射頻電壓波形均一致。在本發(fā)明中采用6路輸出為例來(lái)說(shuō)明它的工作方式，同樣可以拓展到6路以上的多路射頻直流耦合輸出電源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種用于多路分段離子阱的射頻直流耦合驅(qū)動(dòng)電路。
[0004]本發(fā)明提供了一種用于多路分段離子阱的射頻直流耦合驅(qū)動(dòng)電路該射頻直流耦合驅(qū)動(dòng)電路包括射頻輸入(I)、直流耦合輸入(2)、電感LI和電容Cl組成的濾波部分(3)和合成波形I禹合輸出(4)。
[0005]其工作原理為:對(duì)于每一個(gè)電路單兀,均包含射頻輸入(I)、直流稱合輸入(2)、電感L1和電容C1組成的濾波部分(3)和合成波形耦合輸出(4)這四部分，射頻高壓信號(hào)經(jīng)過(guò)射頻輸入(I)(具有阻直流通交流功能)傳輸高頻交流信號(hào)，直流電壓信號(hào)通過(guò)直流耦合輸入(2)(具有阻交流通直流功能)傳輸信號(hào)，再經(jīng)由合成波形耦合輸出(4)疊加這兩種不同波形得到合成電壓信號(hào)。其中電感L1和電容C1組成的濾波部分(3)組成濾波電路阻止射頻輸入(I)的高壓射頻信號(hào)反饋到直流耦合輸入(2)，損壞直流輸入電源。
[0006]本發(fā)明提供的用于多路分段離子阱的射頻直流耦合驅(qū)動(dòng)電路，所述電路元件組合單元大于2路以上，本發(fā)明以6路為例說(shuō)明其工作方式。
[0007]本發(fā)明提供的用于多路分段離子阱的射頻直流耦合驅(qū)動(dòng)電路，所述射頻輸入(I )采用雙路正反相的射頻輸入，并采用外接的單電源正反相雙射頻高壓源。
[0008]本發(fā)明提供的用于多路分段離子阱的射頻直流耦合驅(qū)動(dòng)電路，:所述直流耦合輸入(2)為外接的單直流電源，并采用電阻分壓方式分出多路輸出。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):[0010]本發(fā)明采用單路射頻電源和一個(gè)直流電源就可以實(shí)現(xiàn)多路射頻疊加直流電壓的合成電壓輸出，且每路直流電壓均可調(diào)，每路的射頻電壓波形均一致。不僅減少了成本，更重要的是可以大大提升離子的傳輸和儲(chǔ)存效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為射頻成形電路示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明多路射頻直流耦合輸出的離子阱射頻源電路的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，Cl代表電容，Rl代表電阻，LI代表電感，RFp, RFn分別代表正相和反相射頻高壓輸入，DC1-DC6分別代表6路直流電壓輸入，UP1-UP6代表6路正向射頻直流耦合電壓輸出，UNr^UN6代表6路反向射頻直流耦合電壓輸出；
[0013]圖3為監(jiān)測(cè)每路射頻耦合直流輸出的波形圖，射頻Vpp==IOOV,頻率f=l.02664MHz
(a)代表直流偏壓DCi=OVa=I,…6)時(shí)的每路電壓波形，(b)代表直流偏壓DCi=-15V(i=l，…6)時(shí)的每路電壓波形，(c)代表直流偏壓DCi=-30V(i=l，…6)時(shí)的每路電壓波形；
[0014]圖4為八級(jí)桿(或者六級(jí)桿)工作方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合圖2、圖3、圖4和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0016]本發(fā)明一種用于多路分段離子阱的射頻直流耦合驅(qū)動(dòng)電路，如圖2所示，主要包括射頻輸入1、直流耦合輸入2、電感LI和電容Cl組成的濾波部分3和合成波形耦合輸出
4?！?br> [0017]實(shí)施例1:
[0018]外接射頻電源Vpp=IOOV,頻率f=l.02664MHz雙路接入本發(fā)明電路的RFP，RFn接口，直流電源6路可調(diào)輸出分別接入本發(fā)明電路的DCl…DC6接口，打開所有電源，監(jiān)測(cè)UP1…UP6的6路正相射頻直流耦合電壓輸出和UN1-UN6的6路反相射頻直流耦合電壓輸出電壓波形，采用示波器TDS2022(帶寬200MHz，取樣2.0GS/s)。采集每路波形圖在不同的直流電壓下的波形如圖3所示，直流電壓為0V，-15V，-30V幾個(gè)波形，越負(fù)整個(gè)波形下移越多，表明直流耦合成功，每路波形的偏壓可獨(dú)立調(diào)節(jié)而不影響波形頻率和幅值。具體工作時(shí)，接入八級(jí)桿(或者六級(jí)桿)工作方式如4所示，空白圈代表?xiàng)U接入的是同一反相的射頻高壓，而黑色圈代表?xiàng)U接入的是同一正相的射頻高壓，把UP^hUP6的6路正相射頻直流耦合電壓輸出分別接入八級(jí)桿黑色圈的6段桿，UN^-UN6的6路正相射頻直流耦合電壓輸出分別接入八級(jí)桿空白圈的6段桿。每段桿的射頻電壓幅值和頻率相同，但是電壓依次升高或者降低。本例中工作在離子儲(chǔ)存模式時(shí)，入口電壓為5.8V，DC1-DC6依次為5.5V，4.5V，3.5V，2.5V,
1.5V，0.5V ;出口電壓為8.8V，這樣離子束縛在阱內(nèi)。其中DC1-DC6直流電壓調(diào)節(jié)可以改變離子束儲(chǔ)存在阱內(nèi)的寬度。當(dāng)工作在離子引導(dǎo)模式時(shí)，入口電壓為5.8V，D(V"DC6依次為
5.5V, 4.5V, 3.5V, 2.5V, 1.5V, 0.5V ;出口電壓為 0V，離子順利拉出。
【權(quán)利要求】
1.一種用于多路分段離子阱的射頻直流耦合驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:該射頻直流耦合驅(qū)動(dòng)電路包括射頻輸入(I)、直流耦合輸入(2 )、電感L1和電容C1組成的濾波部分(3 )和合成波形I禹合輸出(4); 射頻高壓信號(hào)經(jīng)過(guò)射頻輸入(I)傳輸高頻交流信號(hào)，直流電壓信號(hào)通過(guò)直流耦合輸入(2)傳輸信號(hào)，再經(jīng)由合成波形耦合輸出(4)疊加這兩種不同波形得到合成電壓信號(hào)；其中電感L1和電容C1組成的濾波部分(3)組成濾波電路阻止射頻輸入(I)的高壓射頻信號(hào)反饋到直流耦合輸入(2 )，損壞直流輸入電源。
2.按照權(quán)利要求1所述用于多路分段離子阱的射頻直流耦合驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:該電路組合大于2路。
3.按照權(quán)利要求1所述用于多路分段離子阱的射頻直流耦合驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述射頻輸入(I)采用雙路正反相的射頻輸入，并采用外接的單電源正反相雙射頻高壓源。
4.按照權(quán)利要求1所述用于多路分段離子阱的射頻直流耦合驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述直流耦合輸入(2)為外接的單直流電源，并采用電阻分壓方式分出多路輸出。
【文檔編號(hào)】H01J49/02GK103594325SQ201310614412
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】唐紫超, 秦正波, 任文峰, 張世宇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所