一种内置真空传感器的便携式仪器分子泵制造技术

本发明专利技术提供了一种内置真空传感器的便携式仪器分子泵，包括涡轮分子泵、压力传感器、感应发电装置以及无线传输模块，压力传感器设置有多个，多个压力传感器设置在涡轮分子泵的腔室内侧；所述感应发电装置依靠涡轮分子泵内部的叶片转动的能量感应发电，感应发电装置为所述压力传感器供能；无线传输模块将压力传感器测定的数据传输至质谱仪控制主机。本发明专利技术可为便携式质谱仪提供所需的高真空度，支持质谱仪正常工作；实时监控质谱仪内部真空度数值，配合软件保证内部关键部件不会因真空度不足而故障损坏；本发明专利技术能实现自我供能；通过无线信号与质谱仪控制主机连接实现数据的传输，去除实体网线的连接，并进一步缩减装置体积。

【技术实现步骤摘要】
一种内置真空传感器的便携式仪器分子泵
本专利技术涉及质谱仪便携化
，具体地，涉及一种内置真空传感器的便携式仪器分子泵。
技术介绍
质谱仪的工作原理是：用高能离子流轰击待测物质，将其裂解为带电粒子，在高真空度环境中不受干扰地运动，运动轨迹因粒子质量和电荷数比值的差异而不同，质量分析器根据差异分析出各带电粒子质荷比，反推出待测物质的成分。质谱仪因其鉴定未知物质化学成分和监测混合物中特定物质的功能，在质量检测、环境监控、化学分析等领域都已有广泛应用，且需求有增大趋势。质谱仪可以通过检测空气、水样、土样中的特定成分进行环境监控，风险预估。例如测定水样中某种特定污染物的含量，农产品中的农药含量等。为了实时监控，质谱仪有时需要在特殊环境中现场工作。传统质谱仪体积庞大难以运送，为适应现场工作的需要，需进行小型化、便携化改造。质谱仪必须在高真空环境下工作。离子源工作时在灯丝上施加高压，若真空度不足，高压会击穿真空腔内气体，从而放电损坏灯丝；离子源与分析器之间若存在一定数量的空气粒子，则会干扰待测物质粒子在仪器内的自由运动，影响检测结果；气体分子若进入质量分析器，会导致信号背景噪音过大，影响分析结果；高温状态下氧气会迅速氧化高压灯丝。综上，质谱仪工作时真空度不足，会导致分析结果偏差并损坏仪器，所以要保持其内部真空度，实时检测真空度数据，一旦真空度下降立刻停止工作。一般质谱仪使用真空规测量内部真空度。在低压气体环境中，气体分子被电离产生的正离子数与气压成正比，真空规根据该原理测量低气体压强，并在外接显示屏上显示数值。真空规工作时需外接电源，且需与显示屏实体线路连接，因此一般安装在仪器外侧合适位置，如机械泵与质谱仪连接的波纹管接口处。一般质谱仪在内部真空度达到10-5mbar时工作，能确保背景干扰较小以及仪器的安全。一般质谱仪使用的真空规适合测量103mbar～10-7mbar级别的真空度，高真空电离规可以测量更高级别的真空度(如低限至10-12mbar)。但高真空电离规工作时会输出较高强度的本底噪声电流，该电流的X射线和EID效应较大。且高真空度下测量微弱离子流的误差极大。综合考虑高真空度下的仪器性能与成本，一般不选择高真空电离规。目前质谱仪常用真空规，例如mks皮拉尼规，其一种型号为mks-910，量程为103～10-6mbar，尺寸为480x88x280mm，体积较大，与波纹管配套安装在仪器外部。此外，真空规运作需要外接供电及传输信号线缆，这会进一步增大仪器体积。为缩减质谱仪体积，需要一种能缩小真空规尺寸及减少连线的方案。真空规一般安装在连接机械泵与质谱仪的波纹管接口上。抽气过程中仪器真空腔中的气体沿波纹管朝机械泵方向移动，被抽离仪器内部，制造真空环境。质谱仪工作时真空腔内因有高压放电与带电粒子飞行过程，待测样本裂解出的气体带电粒子流会干扰真空规测量数值，真空规本身也会被污染。同时，真空规工作时也会发射电流，干扰自身工作。因此，为满足质谱仪整体小型化、便携化的设计要求，实现实时监控腔室内真空度、确保仪器安全运行，防止故障与财产损失的功能，有必要发展出一种体积更小、可安装在腔室内部、能精准测量真空度、不影响仪器整体设计、自动化运作以及使用便捷的专用分子泵及配套真空测控系统。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种内置真空传感器的便携式仪器分子泵。根据本专利技术提供的一种内置真空传感器的便携式仪器分子泵，包括涡轮分子泵、压力传感器、感应发电装置以及无线传输模块，其中：压力传感器设置有多个，多个压力传感器设置在涡轮分子泵的腔室内侧；所述感应发电装置依靠涡轮分子泵内部的叶片转动的能量感应发电，感应发电装置为所述压力传感器供能；无线传输模块将压力传感器测定的数据传输至质谱仪控制主机。优选地，所述涡轮分子泵包括中轴固定的转子，转子上固定有动叶片，涡轮分子泵外壳内表面设置有定叶片，动叶片和定叶片沿转子周向方向间隔分布。优选地，所述压力传感器设置在涡轮分子泵的内表面且与定叶片、动叶片无接触。优选地，还包括用于抽取真空的前级泵。优选地，所述压力传感器至少设置有两个，且压力传感器在气流运动方向上具有间隔。优选地，所述压力传感器包括气压测定元件和无线发信器，气压测定元件将测得的数据通过无线发信器传输到质谱仪的控制主机中。优选地，所述动叶片、定叶片与中轴的轴向方向垂直。优选地，在所述动叶片上安装微型磁铁，在动叶片附近空余的位置安装磁感应线圈。优选地，还包括整流滤波器，磁感应线圈中产生的电流经整流滤波器整合，形成稳定电流为压力传感器供能。优选地，所述无线传输模块包括蓝牙、NFC或者wifi。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术与传统的质谱仪分子泵及真空度测控系统相比，节省了常用真空规的体积；缩减了仪器外表关于真空规接口的设计体积。2、本专利技术无需与外界进行实体连线，杜绝因连线产生的真空腔气密性隐患。3、本专利技术对质谱仪的小型化、便携化设计有良好的实用价值。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1-3为本专利技术内置真空传感器的便携式仪器分子泵的不同实施例的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术提供了一种专用分子泵与真空测控系统，包括：用于配套质谱仪工作的一台涡轮分子泵102；中轴固定的转子104；固定在转子上的动叶片105；固定在分子泵外壳上的定叶片106；用于测定分子泵内部真空度的至少两个无源无线传感器103；用于传输数据的无线网络108。该分子泵为在常规分子泵结构基础上进行改装的版本，其内部空间比一般分子泵大，用以容纳微型电子元器件。两部无源无线压力传感器被安装在分子泵不同叶片附近，精确记录其在分子泵内部位置以及距离分子泵前后气体出入口的数值，根据距离数值及测定的真空度反推算真空腔101内的真空度。无源无线压力传感器的量程必须精确到至少10-5mbar的级别，才能监控质谱仪的正常工作。所述专用分子泵两端分别连接前级泵与质谱仪的真空腔室。前级泵107多为旋片泵，在质谱仪工作时先于仪器其余部分启动，为真空腔、分子泵、前级泵107这一连通的内部结构抽真空。待真空度提升至气体呈分子流状态时，分子泵才能开始工作。一台连接了本专用分子泵及真空测控系统的质谱仪的正常工作步骤是：打开涡轮分子泵的前级泵107抽取真空，在真空度达到一定程度(0.01～0.1mbar级别)时启动分子泵继续抽取真空，直到真空度到达10^-5Pa层级时才可以开启高压、灯丝等精细功能开始测量工作。例图中真空腔101与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内置真空传感器的便携式仪器分子泵，其特征在于，包括涡轮分子泵、压力传感器、感应发电装置以及无线传输模块，其中：/n压力传感器设置有多个，多个压力传感器设置在涡轮分子泵的腔室内侧；/n所述感应发电装置依靠涡轮分子泵内部的叶片转动的能量感应发电，感应发电装置为所述压力传感器供能；/n无线传输模块将压力传感器测定的数据传输至质谱仪控制主机。/n

【技术特征摘要】
1.一种内置真空传感器的便携式仪器分子泵，其特征在于，包括涡轮分子泵、压力传感器、感应发电装置以及无线传输模块，其中：
压力传感器设置有多个，多个压力传感器设置在涡轮分子泵的腔室内侧；
所述感应发电装置依靠涡轮分子泵内部的叶片转动的能量感应发电，感应发电装置为所述压力传感器供能；
无线传输模块将压力传感器测定的数据传输至质谱仪控制主机。


2.根据权利要求1所述的内置真空传感器的便携式仪器分子泵，其特征在于，所述涡轮分子泵包括中轴固定的转子，转子上固定有动叶片，涡轮分子泵外壳内表面设置有定叶片，动叶片和定叶片沿转子周向方向间隔分布。


3.根据权利要求2所述的内置真空传感器的便携式仪器分子泵，其特征在于，所述压力传感器设置在涡轮分子泵的内表面且与定叶片、动叶片无接触。


4.根据权利要求1所述的内置真空传感器的便携式仪器分子泵，其特征在于，还包括用于抽取真空的前级泵。


5.根据权利要求1所述的内置真空传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈元，戴梦杰，侍尉，刘宇峰，蒋公羽，姚如娇，庞骏德，朱勇勇，
申请(专利权)人：上海裕达实业有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31