一种射频离子源制造技术

本实用新型专利技术涉及射频等离子体分析技术领域，尤其涉及一种射频离子源，其包括设备本体以及设备本体内的整形电路模块、差分电路模块、占空比调节电路模块、前级放大器、主放大器、匹配网络模块、负载线圈模块和直流电源模块；设备本体内设有频率信号源模块以及用于对前级放大器、主放大器、匹配网络模块以及负载线圈模块进行散热作用的散热器；频率信号源模块、整形电路模块、差分电路模块、占空比调节电路模块、前级放大器、主放大器、匹配网络模块和负载线圈模块依次连接；直流电源模块电性连接主放大器。本实用新型专利技术提供的射频离子源具有效率高、可靠性高、功率损耗小、稳定性好、可靠性高、精度高以及匹配速度快的优点。精度高以及匹配速度快的优点。精度高以及匹配速度快的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种射频离子源


[0001]本技术涉及射频等离子体分析
，尤其涉及一种射频离子源。

技术介绍

[0002]射频离子源在分析领域主要用来产生高温等离子体和特征光谱，由于其高效的等离子体电离特性，可用于质谱仪(ICP
‑
MS)的前端离子发生器，进而质谱仪能根据离子质量数与电荷比进行元素精确定量分析。由于射频离子源高效的特征光谱激发特性，可用于光谱仪(ICP
‑
OES)，光谱仪根据光谱的波长和强度进行元素定性和定量分析。射频离子源作为质谱仪与光谱仪的重要组成部分，其性能直接影响仪器整机的分析性能；
[0003]但是现有的射频离子源体积较大且结构复杂，射频离子源还具有运行效率低下、匹配速度慢以及分析复杂基体容易熄火的缺点，无法满足质谱仪与光谱仪使用的需求。

技术实现思路

[0004]本技术目的是针对
技术介绍
中存在的问题，提出一种体积较小、结构简单、效率高、可靠性高且方便维护的射频离子源。
[0005]本技术的技术方案：一种射频离子源，包括设备本体、整形电路模块、差分电路模块、占空比调节电路模块、前级放大器、主放大器、匹配网络模块、负载线圈模块和直流电源模块；
[0006]整形电路模块、差分电路模块、占空比调节电路模块、前级放大器、主放大器、匹配网络模块、负载线圈模块和直流电源模块均安装在设备本体内；
[0007]设备本体内设有用于生成频率范围可变的正弦波信号的频率信号源模块以及用于对前级放大器、主放大器、匹配网络模块以及负载线圈模块进行散热作用的散热器；
[0008]频率信号源模块与用于将正弦波信号整形为方波信号的整形电路模块连接；
[0009]整形电路模块与用于将整形电路模块输出的一路方波信号差分为两路方波信号的差分电路模块连接；
[0010]差分电路模块与用于将差分电路模块输出的两路方波信号变成相同占空比的矩形波信号的占空比调节电路模块连接；
[0011]前级放大器与用于驱动前级放大器的占空比调节电路模块连接，且与主放大器连接；
[0012]直流电源模块连接用于将直流功率转化为射频功率的主放大器；主放大器、匹配网络模块和负载线圈模块依次连接；匹配网络模块和负载线圈模块构成谐振选频网络。
[0013]优选的，前级放大器采用多片独立驱动器构成，多个独立驱动器之间采用串联以及并联方式连接用于放大信号。
[0014]优选的，主放大器采用多片功率MOSFET构成，并通过平衡
‑
平衡传输变压器连接匹配网络模块用于将功率传输至匹配网络模块。
[0015]优选的，MOSFET组成桥式结构，并工作在E类模式。
[0016]优选的，散热器的散热方式为水冷散热。
[0017]与现有技术相比，本技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0018]本技术提供的射频离子源采用一定频率范围可变且占空比可变的矩形波信号驱动功率放大器，采用多片独立驱动器串联及并联组成前级宽带功率放大器结构，每片驱动器均工作在开关状态，后级采用两组多片功率MOSFET组成推挽式主放大器结构，主放大器工作在高效的E类模式，输出功率效率在90％以上，通过平衡
‑
平衡传输变压器结构实现隔离和阻抗变换，并通过固定参数电容组成L型对称的匹配网路实现功率输出到负载线圈模块；通过散热器对前级放大器、主放大器、匹配网络模块和负载线圈模块进行水冷散热，输出功率可达到1800W，并大大提高了射频离子源的输出功率和可靠性，具有效率高、可靠性高、功率损耗小、稳定性好、可靠性高、精度高以及匹配速度快的优点。
附图说明
[0019]图1为本技术提出的一种实施例的原理框图。
[0020]图2为本技术提出的一种射频离子源中整形电路模块的功能示意图。
[0021]图3为本技术提出的一种射频离子源中差分电路模块的功能示意图。
[0022]图4为本技术提出的一种射频离子源中占空比调节电路模块的功能示意图。
[0023]图5为本技术提出的一种射频离子源中前级放大器、主放大器、匹配网络模块和负载线圈模块连接的示意图。
[0024]附图标记：1、频率信号源模块；2、整形电路模块；3、差分电路模块；4、占空比调节电路模块；5、前级放大器；6、主放大器；7、匹配网络模块；8、负载线圈模块；9、直流电源模块。
具体实施方式
[0025]实施例一
[0026]如图1
‑
5所示，本技术提出的一种射频离子源，包括设备本体、整形电路模块2、差分电路模块3、占空比调节电路模块4、前级放大器5、主放大器6、匹配网络模块7、负载线圈模块8和直流电源模块9；
[0027]整形电路模块2、差分电路模块3、占空比调节电路模块4、前级放大器5、主放大器6、匹配网络模块7、负载线圈模块8和直流电源模块9均安装在设备本体内；
[0028]设备本体内设有用于对前级放大器5、主放大器6、匹配网络模块7以及负载线圈模块8进行散热作用的散热器；设备本体内设有频率信号源模块1；频率信号源模块1用于产生一定频率范围可变的正弦波信号；频率信号源模块1由压控振荡器构成窄带信号源，产生以中心频率fo的正弦波，fo在射频离子源的谐振频率附近；
[0029]整形电路模块2与频率信号源模块1通信连接，整形电路模块2用于将正弦波信号整形为方波信号；整形电路模块2采用高速逻辑器件构成波形整形电路，将正弦波转化为方波信号，占空比为50％；
[0030]差分电路模块3与整形电路模块2通信连接，差分电路模块3用于将整形电路模块2输出的一路方波信号差分为两路方波信号；差分电路模块3采用逻辑器件将一路方波信号转化成两路同频率、相位差180
°
的差动信号，两路信号具有一定的上升时间和下降时间，为
占空比调节电路模块4提供可行方案；
[0031]占空比调节电路模块4与差分电路模块3通信连接，占空比调节电路模块4 用于将差分电路模块3输出的两路方波信号变成相同占空比的矩形波信号，且用于驱动前级放大器5，占空比调节电路模块4通过调节占空比进行功率输出调节；占空比调节电路模块4采用逻辑器件和阻容器件构成回差门限电路，在改变信号切换门限，因而改变了占空比，为前级放大器5提供有效的驱动信号，并可以通过调节占空比改变射频离子源的阻抗特性和功率输出；
[0032]前级放大器5与占空比调节电路模块4通信连接，前级放大器5用于对占空比调节电路模块4输出的信号进行放大，再驱动主放大器6；
[0033]前级放大器5采用多片独立驱动器构成前级宽带功率放大器并实现不同功率输出，每级放大器均工作在开关状态，多个独立驱动器之间采用串联以及并联方式连接用于放大信号，为主放大器6提供驱动信号；
[0034]进一步的，前级放大器5主要由单片宽带驱动器U1、U2组成一级放大器，由多片宽带驱动器U3
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射频离子源，其特征在于，包括设备本体、整形电路模块(2)、差分电路模块(3)、占空比调节电路模块(4)、前级放大器(5)、主放大器(6)、匹配网络模块(7)、负载线圈模块(8)和直流电源模块(9)；整形电路模块(2)、差分电路模块(3)、占空比调节电路模块(4)、前级放大器(5)、主放大器(6)、匹配网络模块(7)、负载线圈模块(8)和直流电源模块(9)均安装在设备本体内；设备本体内设有用于生成频率范围可变的正弦波信号的频率信号源模块(1)以及用于对前级放大器(5)、主放大器(6)、匹配网络模块(7)以及负载线圈模块(8)进行散热作用的散热器；频率信号源模块(1)与用于将正弦波信号整形为方波信号的整形电路模块(2)连接；整形电路模块(2)与用于将整形电路模块(2)输出的一路方波信号差分为两路方波信号的差分电路模块(3)连接；差分电路模块(3)与用于将差分电路模块(3)输出的两路方波信号变成相同占空比的矩形波信号的占空比调节电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：任思鸿，
申请(专利权)人：杰德青岛科技有限公司，
类型：新型
国别省市：