包括电离器的装置制造方法及图纸

公开了包括电离器(50)的装置(1)。电离器包括：块体(80)，其包括一种或多种发射体材料(89)并且被配置成至少部分可损耗；以及加热单元(56)，其被配置成对块体的至少一部分(81)进行加热。电离器可以包括电子发射体分配器(53)，该电子发射体分配器(53)被配置成使块体的有限部分露出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括电离器的装置
本专利技术一般涉及包括电离器的装置。
技术介绍
在公布US2017/0169981中，公开了热离子灯丝、四极质谱仪和残余气体分析方法。在本公布中，公开了热离子灯丝，该热离子灯丝能够确保长寿命并且提高使用热离子灯丝的质谱仪的分析精度。热离子灯丝包括电流流经的芯构件、以及被形成为覆盖芯构件的表面的电子发射层。电子发射层被配置成具有针对基本气密完整性(gas-tightintegrity)的致密性(denseness)，从而抑制芯构件的腐蚀。
技术实现思路
在许多应用中，灯丝已经是几种带电粒子装置中的主力电子发射体。其代表低成本低功率选项，以产生高的电子通量。如传统介绍的，灯丝包含以弹簧形状缠绕的细线。线通过使循环电流而达到通常高于1000℃的温度。这种温度与将电子从价键释放到连续体(continuum)所需的能量(也称为功函数)相对应。在存在高浓度的氧化气体(例如，水和氧)的情况下，在线的上表面形成氧化物层，这导致功函数增加。为了维持恒定的电子通量，功函数的这种增加需要提高温度并因此加速了线的蒸发，从而限制其寿命。为了延长在这类应用中的寿命，可以使用涂覆有氧化物发射体(例如氧化钍和氧化钇等)的铱线。然而，随着涂层由于蒸发、因离子轰击的溅射、以及在存在腐蚀性气体的情况下的化学中毒而损耗，涂覆线的性能劣化。涂覆灯丝的寿命基于涂层材料和加热器线的蒸发速率或劣化程度；这两者取决于温度和周围压力。本专利技术的一方面是：一种装置，其包括电离器，所述电离器包括：至少一个块体，其包括至少一种电子发射体材料并且被配置成至少部分可损耗；以及加热单元，其被配置成对所述至少一个块体的至少一部分进行加热。包括电子发射体材料的可损耗块体提供了发射体材料的巨大供给源，并且通过对要损耗的块体的一部分进行加热来产生电子通量。根据本专利技术，可以供给包括适合现场应用的长寿命热发射电子电离器的装置。所述电离器还可以包括至少一个电子发射体分配器。各电子发射体分配器可被配置成使所述至少一个块体的有限部分露出。通过分配块体的有限部分以产生电子通量，可以随着发射体材料蒸发、被正离子溅射、以及/或者因周围腐蚀性气体而中毒来补充储备，从而提供发射体材料的持续或间歇性供给。发射体材料的补充可以在可机械延伸的固体或块体阵列上进行。电子发射体分配器可以包括：储存器，其被配置成保持所述至少一个块体；以及推进机构，其被配置成使所述至少一个块体的有限部分露出。所述加热单元可以被配置成对所述至少一个块体的有限部分进行加热。所述加热单元可以是可以将块体的上表面层加热到约1000℃或超过1000℃的温度的任何类型的加热器，诸如环型、卷绕型、套筒型或使用例如IR或UV等的辐射等。所述推进机构可以被配置成使所述至少一个块体的包括尖端的有限部分露出。所述加热单元可以被配置成对所述至少一个块体的尖端进行加热。所述装置还可以包括用于电子产生的模块化部件，所述模块化部件包括至少一个电子发射体分配器以及用于所述电子产生的发射控制的包含检测的电路。模块化电子产生器可以用作独立件或附加的部件。所述电离器还可以包括配备有单个孔或孔阵列以例如向电离区高效地供给电子的加速阳极板。所述电离器还可以包括利用所述至少一个块体所产生的电子对采样气体进行电离的电离区。所述电离区可以包括阳极和磁场，以形成长电子轨迹，从而提高电离效率。所述电离器还可以包括被配置成保持所述至少一个块体以防止所述采样气体的直接暴露的保持器。可以抑制由于注入的气体和产生的离子直接暴露于块体而造成的重离子损害。所述电离器还可以包括被配置成保持所述至少一个块体以使得所述至少一个块体的一端指向所述电离区并且所述至少一个块体的另一端不指向所述电离区、从而控制所述块体的损耗或蒸发过程的保持器。可以利用所述至少一种电子发射体材料的粉末对所述至少一个块体进行烧结或浸渍，以形成分布在所述至少一个块体中的大量纳米发射体。数百万及更多的纳米发射体可以均匀地分布在所述块体中。所述至少一个块体可以包括至少一个块阴极，所述至少一个块阴极包括与卷绕灯丝集成的块体。所述至少一个块体可以包括柱状体、杆状体或线状体。所述装置可以包括操作单元，该操作单元被配置成以不同温度和/或不同电子能量来操作所述电离器。所述装置的一方面可以是包括被设置在所述电离区的旁边的滤质区的质谱仪或质量分析仪。所述装置可以是包括质谱仪部的装置。本专利技术的另一方面是：一种方法，其包括使用电离器来对气体进行电离，所述电离器包括：至少一个块体，其包括至少一种电子发射体材料；以及加热单元，用于对所述至少一个块体的至少一部分进行加热。所述电离包括在允许所述至少一个块体的一部分损耗的同时发射热电子(热离子)。通过在允许部分损耗的情况下使用如块体那样的发射体材料固体，即使在苛刻的条件下也可以进行长时间的热电子发射。所述方法的电离可以包括使用所述至少一个电子发射体分配器来使所述至少一个块体的有限部分露出。所述电子发射体分配器保持所述至少一个块体，并分配所述块体的有限部分以允许所述块体的有限部分蒸发。所述至少一个电子发射体分配器可以包括用以保持所述至少一个块体的结构、以及用于使所述至少一个块体的有限部分露出的推进机构。所述方法的露出可以包括使用所述发射体分配器的推进机构来促进所述至少一个块体的消耗。所述方法的电离可以包括以相同或不同的温度和电子加速电压来操作所述电离器。所述电离可以包括使用至少一个孔来限定朝向采样气体电离区的电子束。所述方法可以包括将所述电离器作为独立装置进行操作或与现有离子源联合进行操作从而提供电子加速电压。本专利技术的又一方面是：一种计算机所用的计算机程序(程序产品)，用于操作包括电离器的装置，所述电离器包括至少一个电子发射体分配器，所述至少一个电子发射体分配器用于分配包括至少一个电子发射体的至少一个块体的有限部分。所述计算机程序包括用于以下进行以下步骤其中至少之一的可执行代码：(a)对所述至少一个块体以取决于该块体的损耗速率的特定速率进行推进；(b)根据命令来推进所述至少一个块体；(c)基于用于指示所述至少一个块体的露出的有限部分的损耗的外部信息来推进所述至少一个块体；(d)调节所述至少一个块体的露出的有限部分的温度以提供恒定的电子通量；以及(e)控制所述至少一个块体的表面的电压和加速阳极的电压其中至少之一以设置或扫描所述至少一个电子发射体分配器所产生的电子能量。在本专利技术中还包括一种非暂时性计算机可读介质，其存储用于控制和操作所述装置、或者使用所述装置进行检测和分析的以上程序(程序产品、软件)。附图说明根据以下参考附图的详细描述，将更好地理解这里的实施例，其中：图1示出作为现有技术的传统质量分析仪其中之一的示例；图2示出传统灯丝状发射体其中之一的示例；图3示出根据本专利技术的装置的一个实施例；图4示出根据本专利技术的块体(bulkbody)的一个实施例；图5示出包括矩阵状图案的四个块体的2×2阵列的分配器的正视图；图6的(a)～(c)示出针对不同电离器几何形状的各个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，其包括电离器，所述电离器包括：/n至少一个块体，其包括至少一种电子发射体材料并且被配置成能够至少部分地损耗；以及/n加热单元，其被配置成对所述至少一个块体的至少一部分进行加热。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180309 US 62/640,8641.一种装置，其包括电离器，所述电离器包括：
至少一个块体，其包括至少一种电子发射体材料并且被配置成能够至少部分地损耗；以及
加热单元，其被配置成对所述至少一个块体的至少一部分进行加热。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电离器还包括至少一个电子发射体分配器，各电子发射体分配器被配置成使所述至少一个块体的有限部分露出。


3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述电子发射体分配器包括：
储存器，其被配置成保持所述至少一个块体；以及
推进机构，其被配置成使所述至少一个块体的有限部分露出，
其中，所述加热单元被配置成对所述至少一个块体的有限部分进行加热。


4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述推进机构被配置成使所述至少一个块体的包括尖端的有限部分露出，以及所述加热单元被配置成对所述至少一个块体的尖端进行加热。


5.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，还包括：用于电子产生的模块化部件，其包括至少一个电子发射体分配器以及用于所述电子产生的发射控制的包含检测的电路。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述电离器还包括配备有单个孔或孔阵列的加速阳极板。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中，所述电离器还包括利用所述至少一个块体所产生的电子对采样气体进行电离的电离区。


8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述电离区包括阳极和磁场以形成长电子轨迹。


9.根据权利要求7或8所述的装置，其中，所述电离器还包括被配置成保持所述至少一个块体以防止所述采样气体的直接暴露的保持器。


10.根据权利要求7或8所述的装置，其中，所述电离器还包括被配置成保持所述至少一个块体以使得所述至少一个块体的一端指向所述电离区并且所述至少一个块体的另一端不指向所述电离区的保持器。


11.根据权利要求7至10中任一项所述的装置，还包括滤质区，所述滤质区被设置在所述电离区的旁边。


12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其中，利用所述至少一种电子发射体材料的粉末对所述至少一个块体进行烧结或浸渍，以形成分布在所述至少一个块体中的大量纳米发射体。


13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其中，所述至少一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：赛义德·鲍姆塞勒克，高桥直树，柏拉卡斯·斯里达尔·穆尔蒂，
申请(专利权)人：ATONARP株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP