一種涂布的電暈電離源的方法與設(shè)備的制造方法
【專利說(shuō)明】一種涂布的電暈電離源的方法與設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的參考
[0002]本申請(qǐng)要求2013年6月21日提交的序列號(hào)為61/837，785，名稱為“一種涂布的電暈電離源的方法與設(shè)備”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其引入本文作為參考。
【背景技術(shù)】
[0003]離子迀移率光譜儀(MS)能夠通過(guò)電離原料(例如分子，原子等)和測(cè)量產(chǎn)生的離子到達(dá)檢測(cè)器所花費(fèi)的時(shí)間從感興趣的樣品識(shí)別原料。離子飛行的時(shí)間與被電離的分子的質(zhì)量和幾何相關(guān)的離子迀移率密切相關(guān)。離子迀移率光譜儀在周圍環(huán)境大氣壓力下運(yùn)行并在漂移氣體的存在下基于迀移率分離離子。檢測(cè)器的輸出能夠直觀地表示為例如峰高對(duì)漂移時(shí)間的等離子體色譜圖。
[0004]質(zhì)譜儀(MS)，在真空下運(yùn)行并基于荷質(zhì)比分離離子。在利用質(zhì)譜儀的一些實(shí)施方式中，被電離的樣品可以是固體、液體或氣體。離子在質(zhì)量分析儀中根據(jù)質(zhì)荷比被分離并由能夠檢測(cè)帶電粒子的裝置進(jìn)行檢測(cè)。來(lái)自檢測(cè)器的信號(hào)隨后根據(jù)質(zhì)荷比被處理成離子的相對(duì)豐度的光譜。原子或分子通過(guò)確定質(zhì)量或通過(guò)特有分裂模式由相關(guān)已知質(zhì)量識(shí)別。
[0005]每個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)可以包括樣品源、離子源、分析器和檢測(cè)器。離子源的一些實(shí)例可以包括產(chǎn)生帶電粒子(離子)的設(shè)備，可以包括電噴霧電離、感應(yīng)耦合等離子體、火花電離、放射源(例如，63Ni)等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]電暈電離源組合及制作電暈電離源組合的方法被描述為包括:含有第一材料的線材芯的細(xì)線材(fine wire)，和含有第二材料的線材涂層，其中，所述線材涂層包裹了部分所述線材芯，且所述線材涂層的直徑大于所述線材芯的直徑，以及標(biāo)桿耦合到所述細(xì)線材上。在實(shí)施方式中，采用本發(fā)明公開的技術(shù)制作電暈電離源組合的方法，包括:形成線材芯，形成包裹所述線材芯的線材涂層，在至少部分所述線材涂層上形成遮罩層(mask layer),蝕刻所述線材涂層，以及從所述線材涂層上去除所述遮罩層。
[0007]提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
用于簡(jiǎn)要形式地介紹概念的選擇，其將進(jìn)一步在下面的【具體實(shí)施方式】中描述。本概述不是旨在識(shí)別所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不是旨在用于幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0008]詳細(xì)內(nèi)容將參考附圖描述。在圖中，首次出現(xiàn)的參考號(hào)的最左邊的數(shù)字識(shí)別該圖。在說(shuō)明書不同的舉例中和附圖中使用相同的參考號(hào)可以表示相似或相同的物品。
[0009]圖1A為根據(jù)本發(fā)明公開的將電暈電離源組合進(jìn)行裝配以實(shí)現(xiàn)細(xì)線材的示意圖。
[0010]圖1B為根據(jù)本發(fā)明公開的將電暈電離源組合進(jìn)行裝配以實(shí)現(xiàn)細(xì)線材的示意圖。
[0011]圖1C為根據(jù)本發(fā)明公開的將電暈電離源組合進(jìn)行裝配以實(shí)現(xiàn)細(xì)線材的示意圖。
[0012]圖1D為根據(jù)本發(fā)明公開的示例我檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖。
[0013]圖2為在實(shí)施例中用于制作電暈電離源組合的方法的流程圖，例如圖1A到1D所示的設(shè)備。
[0014]圖3A到3D為根據(jù)圖2所示的方法制得電暈電離源組合的局部橫截面?zhèn)纫晥D的示意圖，例如圖1A到1D所示的設(shè)備。
【具體實(shí)施方式】
[0015]在離子迀移率光譜儀中，光譜儀可以包括樣品源、離子源、分析器和檢測(cè)器。通常使用的一種類型的電離源包括電暈電離源。電暈電離源利用放電導(dǎo)致通電的導(dǎo)體周邊流體電離。當(dāng)導(dǎo)體周邊電場(chǎng)的強(qiáng)度(即點(diǎn)位梯度)足夠高形成導(dǎo)電區(qū)域，但不足夠高造成絕緣破壞或附近物體電弧作用時(shí)，電暈源將發(fā)生放電。
[0016]—種類型的電暈源是點(diǎn)電暈。其包括很細(xì)的線材(例如10微米或更少)連接高電壓源(例如從500伏到幾千伏)。施加于細(xì)線材的高電壓在所述細(xì)線材周邊產(chǎn)生電場(chǎng)。由于線材的小尺寸，線材尖端的電場(chǎng)非常強(qiáng)并造成空氣和/或其它氣體電離。隨著與線材頂端的距離增大，電場(chǎng)強(qiáng)度快速降低，防止了電弧作用。
[0017]另一種類型的電暈源是線電暈。線電暈可以包括布置在兩個(gè)標(biāo)桿或支撐物之間的細(xì)線材。當(dāng)高電壓施加于細(xì)線材時(shí)，在細(xì)線材的附近產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)，其電離周邊氣體，因此通過(guò)光譜儀分析產(chǎn)生的離子。線材也能通過(guò)使用電流穿過(guò)所述線材而加熱。例如所描述的那個(gè)熱的線電暈?zāi)軌蚋煽康牟僮骱托枰糜诓僮鞯母偷母唠妷?。施加于所述?xì)線材的高電壓可以是恒定電壓(例如DC電源)、交流電壓(例如AC電源)或一連串的脈沖。
[0018]然而，當(dāng)提供可靠的導(dǎo)電連接時(shí)，由于細(xì)線材與標(biāo)桿的復(fù)雜的連接方法，制作這種電暈源被證實(shí)是很困難的。一般地，小直徑的線材需要施加更低的高電壓以產(chǎn)生電暈，其提供了更有效的光譜儀。然而，小直徑的線材是很脆，且很難操作及附著于標(biāo)桿。先前使用卷區(qū)(太多的卷曲將破壞線材，太少的卷曲將不能提供很好的導(dǎo)電連接)、電焊(電焊細(xì)線材是非常困難的)或釬焊(釬焊在電暈的操作溫度下將熔化)的制作方法一直是不可靠的。通常，線材直徑是介于操作和制造所述組合的能力之間的折中方案。對(duì)于熱的線電暈，提供與細(xì)線材可靠的導(dǎo)電連接表現(xiàn)得更加困難。
[0019]因此，電暈電離源組合及制作方法被描述為包括:含有第一材料的線材芯的細(xì)線材，和含有第二材料的線材涂層，其中所述線材涂層包裹了部分所述線材芯，且所述線材涂層的直徑大于所述線材芯的直徑，以及標(biāo)桿耦合到所述線路線材上。在實(shí)施方式中，采用本發(fā)明公開的技術(shù)制作電暈電離源組合的方法，包括:形成線材芯，形成包裹所述線材芯的線材涂層，在至少部分所述線材涂層上形成遮罩層，蝕刻所述線材涂層，以及從所述線材涂層上去除所述遮罩層。
[0020]圖1A到圖1C示出了根據(jù)本發(fā)明公開的實(shí)施例的電離源組合100。如圖所示，電暈源組合100包括細(xì)線材102。所述細(xì)線材102包括線材細(xì)絲102a和線材芯102b。在實(shí)施方式中，所述細(xì)線材102按如下討論制作和耦合(例如通過(guò)卷曲、釬焊、電焊等)到固定標(biāo)桿(mounting post) 120上，該固定標(biāo)桿120起機(jī)械支撐細(xì)線材102的作用。此外，所述細(xì)線材包括比隨后在所述細(xì)線材102上形成的線材涂層104具有更小直徑(例如小于1微米到超過(guò)100微米)的線材。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述細(xì)線102包括直徑大約50微米的鉑銠合金。在其他實(shí)施方式中，所述細(xì)線材102可以包括鉑、鉑合金、金、銥、鎢、合金和其它金屬等。用于所述細(xì)線材102的材料可以包括第一材料。在實(shí)施方式中，所述電暈在所述線材細(xì)絲102a周邊鄰近形成，其中，所述線材細(xì)絲102a包括暴露于施加電場(chǎng)的將要被電離的樣品中的部分所述細(xì)線材102。在實(shí)施方式中，所述線材芯102b包括被所述線材涂層104覆蓋和/或包裹的所述部分細(xì)線材102。所述細(xì)線材102可以耦合到固定標(biāo)桿120上，其中，配置所述標(biāo)桿120以提供機(jī)械支撐和導(dǎo)電連接。所述固定標(biāo)桿120可以包括金屬或合金。在一些實(shí)施方式中，所述固定標(biāo)桿120可以包括來(lái)自所述電暈源組合100的分離結(jié)構(gòu)。在其它實(shí)施方式中，所述固定標(biāo)桿120可以包括由所述線材涂層104(例如比設(shè)計(jì)為所述電暈源的部分更厚的部分)覆蓋的部分所述細(xì)線材102，例如圖1C所示的實(shí)施方式。
[0021]如圖1A到1C所示，所述電暈源組合100包括由第二材料制作的線材涂層104。在實(shí)施方式中，所述線材涂層104包裹至少部分所述細(xì)線材102。在這些實(shí)施方式中，所述線材涂層104的直徑大于所述細(xì)線材102的直徑。在一種實(shí)施方式中，所述線材涂層104包括包裹至少部分所述細(xì)線材102的鎳鈷合金(NiColoy)的涂層。在其它實(shí)施方式中，所述線材涂層104包括其它材料和/或金屬，例如銅、鎳、鐵和其它金屬或合金等。在一種【具體實(shí)施方式】中，所述線材涂層104的直徑約為100微米。在其它【具體實(shí)施方式】中，所述線材涂層104的直徑約為1毫米。只要所述線材涂層的直徑大于所述細(xì)線材102的直徑，所述線材涂層104可以包括其它直徑和厚度。此外，所述線材涂層104的材料與所述細(xì)線材102的材料有不同的化學(xué)性質(zhì)。
[0022]圖1A圖示了電暈源組合100直接配置的一個(gè)實(shí)施例。在該配置中，所述線材細(xì)絲102a形成部分和/或牢固地耦合到兩個(gè)更厚的線材上(例如，在兩個(gè)不同部分之間具有所述線材細(xì)絲102a的所述線材涂層104覆蓋的所述細(xì)線材102，其中，高壓電源能夠流動(dòng)穿過(guò)所述線材細(xì)絲102a，且將將要被電離的樣品暴露于所述線材細(xì)絲102a并產(chǎn)生電暈)。圖1B圖示了點(diǎn)電暈源組合100的一個(gè)實(shí)施例。在該配置中，所述線材涂層104和所述細(xì)線材102可以類似地形成直接配置，除了所述細(xì)線材102的一端形成為突出點(diǎn)(例如所述細(xì)線材102的一端不耦合到另一個(gè)線材上)。在該配置中，對(duì)所述細(xì)線材102施加高電壓，且在突出點(diǎn)旁邊形成電暈。
[0023]圖1C圖示了熱的線材電暈源組合100用于離子迀移率光譜儀設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。在該具體實(shí)施例中，細(xì)線材102包括牢固附著于兩個(gè)更厚線材的薄鉑銠合金線材102a (例如部分所述細(xì)線材102被線材涂層104覆蓋)。所述厚線材能夠用于機(jī)械地牢固所述細(xì)線材102并且以提供導(dǎo)電連接。該具體實(shí)施例包括蝕刻線材涂層104和細(xì)線材102以及部分彎曲成所需的形狀的涂覆的線材。當(dāng)所述涂覆的線材彎曲時(shí)，所述蝕刻方法能夠在彎曲或成形過(guò)程之前或隨后進(jìn)行，取決于所需的配置和所使用的材料。在該實(shí)施例中，部分所述細(xì)線材102和所述線材涂層104被陶瓷管106覆蓋或包裹。所述陶瓷管106可以起機(jī)械支撐的作用，同時(shí)還起電絕緣體的作用。此外，所述陶瓷管106可以通過(guò)陶瓷水泥或其它合適的粘合劑耦合到部分所述線材涂層104上。在該實(shí)施例中，電暈源組合100可以進(jìn)一步耦合到固定標(biāo)桿120上。
[0024]如圖1D所示，所述電暈源組合100可以用作檢測(cè)系統(tǒng)110的組件起離子源114的作用。在一種實(shí)施方式