用于光离子化传感器的一体化离子收集机构制造技术

本实用新型专利技术涉及光离子化气体检测技术领域，尤其涉及一种用于光离子化传感器的一体化离子收集机构，其中收集机构包括通过热压成一个整体的依次层叠的第一金属平板、第一抗紫外低表面能绝缘板、第二金属平板、第二抗紫外低表面能绝缘板、第三金属平板，呈阵列排布有多个贯穿整个层叠结构的通孔；第一导电针与与第三金属平板固定连接，第二导电针与第二金属平板固定连接，第三导电针与第一金属平板固定连接。本实用新型专利技术第一金属平板和第三金属平板之间构成离化腔，外层两个金属平板构成离子收集电极，每一个通孔成为一个独立的微型子离子化池，体积小，灵敏度可调，离子收集效率高，第二金属平板防止漏电流产生，整体结构便于批量生产。产。产。

【技术实现步骤摘要】
用于光离子化传感器的一体化离子收集机构


[0001]本技术涉及光离子化气体检测
，尤其涉及一种用于光离子化传感器的一体化离子收集机构。

技术介绍

[0002]光离子化气体检测器(photoionization detector,PID)是一种用于检测多种化学气体的传感器。其核心原理是被检测气体在PID传感器内部的电离区吸收高于该气体分子电离能的光子，被电离成正离子和电子，正离子和电子在外加电场的作用下定向迁移至收集电极后形成微弱的离子电流，该电流经过进一步放大即可输出为电压信号。在一定浓度范围内，气体浓度与离子电流正相关，因此通过放大后的电压值即可实现对气体的检测。
[0003]这种气体检测方法具有准实时响应、无损检测、可检测气体种类多等优点，在上世纪80
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90年代成为一种常见的气相色谱后级检测器。近年来，美国RAE公司将这一原理应用于独立检测设备，进行在线或者现场巡查检测、人员安全防护等工作，实现了较为理想的检测效果。进一步地，Ion Science公司和Ametek Mocon公司的Baseline系列微型传感器进一步缩小了体积和重量，将微型PID传感器发展了成为了一种兼容于多种设备的插拔式传感器。
[0004]典型的PID器件包含电源输入模块、真空紫外灯、激励电路、离子收集电极、信号放大模块。主要过程分为别紫外灯光发生过程和离子收集检测过程。常见有机物气体分子的电离能一般集中于8
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11eV之间，因此需选择光子能量超过10eV的真空紫外光对被检测气体进行离子化。而Kr原子的发射光谱在10.0eV和10.6eV处有两条亮线(分别对应123.6nm和118.0nm)，该能量不能电离空气中的水、氧气、氮气、二氧化碳等分子，但是可以有效电离大部分有机物和部分无机物，因此适合作为紫外光源。此外，通过高频交流电引发封装的Kr气的等离子跃迁，即可实现紫外光输出，而不需要额外引脚，因此这种方式适合设备小型化。
[0005]虽然目前微型PID传感器应用广泛，但是由于其内部空间较小、结构复杂，真空紫外光在空气中的穿透距离仅为数毫米，直径也仅为数毫米，而被测分子需要在这个空间范围内发生充分的离子化、在电场作用下迁移并且被离子收集电极完成收集，同时离子电流仅为皮安级别，因此要求离子收集电极自身具有极低的漏电流，提高对低浓度气体的响应可靠性。
[0006]目前较为常用的设计方法是加工微小的电极片充当收集电极，收集电极之前使用不导电的结构件固定，在空间水平或者垂直紫外光出射方向构建电压差从而使气体分子离化后在电场作用下直接收集带电粒子。这种设计需要使用多个细小结构当电极，并且每个电极需要与外部引脚连接，结构制作、装配等均较为复杂，尤其是增加了屏蔽电极的三电极结构更为复杂。

技术实现思路

[0007]本技术所要解决的技术问题是提供一种用于光离子化传感器的一体化离子
收集机构，具有结构简单，加工简便，可大规模生产，具有抗干扰、漏电流低、可调节灵敏度的有益效果。
[0008]本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于光离子化传感器的一体化离子收集机构，包括第一导电针、第二导电针、第三导电针以及通过热压成一个整体的由下往上依次层叠设置的第一金属平板、第一抗紫外低表面能绝缘板、第二金属平板、第二抗紫外低表面能绝缘板、第三金属平板，所述第三金属平板的表面上呈阵列排布有多个通孔，多个所述通孔均依次向下贯穿所述第三金属平板、所述第二抗紫外低表面能绝缘板、所述第二金属平板、所述第一抗紫外低表面能绝缘板以及所述第一金属平板，所述第一金属平板的一侧边上一体化固定设有第一连接部，所述第二金属平板的一侧边上一体化固定设有第二连接部，所述第三金属平板的一侧边上一体化固定设有第三连接部，所述第一连接部、所述第二连接部以及所述第三连接部设在所述第一抗紫外低表面能绝缘板的同一侧边处，且所述第一连接部、所述第二连接部以及所述第三连接部在竖直方向上错位设置；所述第一导电针与所述第三连接部固定连接，所述第二导电针与所述第二连接部固定连接，所述第三导电针与所述第一连接部固定连接。
[0009]本技术的有益效果是：三层金属平板和两层抗紫外低表面能绝缘板通过热压形成一个堆叠的整体板材，板材与紫外窗口平行布置，位于最底层的第一金属平板与紫外窗口接触，第一抗紫外低表面能绝缘板和第二抗紫外低表面能绝缘板受到三层金属平板的保护，尽量减少了真空紫外光对第一抗紫外低表面能绝缘板和第二抗紫外低表面能绝缘板的直射，在第一金属平板和第三金属平板之间构成离化腔，第一金属平板和第三金属平板构成离子收集电极，每一个通孔成为一个独立的微型子离子化池，体积小，灵敏度可调，离子收集效率高，第二金属平板防止漏电流产生，因此具有很高的收集效率，通过调整离子化腔的数量和体积可方便地调整整体离子接收量从而实现对灵敏度地调节。电场配置上，第一金属平板和第三金属平板产生电压差(几十至几百伏)，第二金属平板与第一金属平板或第三金属平板等电压，用以屏蔽第一抗紫外低表面能绝缘板和第二抗紫外低表面能绝缘板的微弱漏电流，提高监测灵敏度，这种结构通过大面积多层材料热压得到，可以一次性批量处理，便于批量生产。
[0010]在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。
[0011]进一步，所述第一连接部上设有第一装配通道，所述第二连接部上设有第二装配通道，所述第三连接部上设有第三装配通道，所述第一装配通道的顶端向上贯穿所述第一抗紫外低表面能绝缘板和所述第二抗紫外低表面能绝缘板，所述第二装配通道的顶底两端分别贯穿所述第二抗紫外低表面能绝缘板和所述第一抗紫外低表面能绝缘板，所述第三装配通道的底端依次贯穿所述第二抗紫外低表面能绝缘板和所述第一抗紫外低表面能绝缘板；所述第三导电针的底端穿过并伸出所述第一装配通道，所述第二导电针的底端穿过并伸出所述第二装配通道，所述第一导电针的底端穿过所述第三装配通道。
[0012]采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置第一装配通道、第二装配通道以及第三装配通道，便于第一导电针、第二导电针以及第三导电针的装配。
[0013]进一步，所述第一金属平板、第二金属平板以及第三金属平板采用铜板或不锈钢板。
[0014]进一步，所述第一金属平板、第二金属平板以及第三金属平板的厚度为1
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2000μm。
[0015]进一步，所述第一抗紫外低表面能绝缘板和所述第二抗紫外低表面能绝缘板采用特氟龙平板。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是：特氟龙平板不受环境及频率的影响，电阻率高，介质损耗小，绝缘性好，且具有较高的热稳定性。
[0017]进一步，所述第一抗紫外低表面能绝缘板和所述第二抗紫外低表面能绝缘板的厚度为1
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5000um。
[0018]进一步，所述第一导电针与所述第三连接部通过压入固定或过盈配合固定或卡扣连接或焊接的方式固定连接；所述第二导电针与所述第二连接部通过压入固定或过盈配合固定或卡扣连接或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于光离子化传感器的一体化离子收集机构，其特征在于，包括第一导电针(1)、第二导电针(2)、第三导电针(3)以及通过热压成一个整体的由下往上依次层叠设置的第一金属平板(4)、第一抗紫外低表面能绝缘板(5)、第二金属平板(6)、第二抗紫外低表面能绝缘板(7)、第三金属平板(8)，所述第三金属平板(8)的表面上呈阵列排布有多个通孔(9)，多个所述通孔(9)均依次向下贯穿所述第三金属平板(8)、所述第二抗紫外低表面能绝缘板(7)、所述第二金属平板(6)、所述第一抗紫外低表面能绝缘板(5)以及所述第一金属平板(4)，所述第一金属平板(4)的一侧边上一体化固定设有第一连接部(10)，所述第二金属平板(6)的一侧边上一体化固定设有第二连接部(11)，所述第三金属平板(8)的一侧边上一体化固定设有第三连接部(12)，所述第一连接部(10)、所述第二连接部(11)以及所述第三连接部(12)设在所述第一抗紫外低表面能绝缘板(5)的同一侧边处，且所述第一连接部(10)、所述第二连接部(11)以及所述第三连接部(12)在竖直方向上错位设置；所述第一导电针(1)与所述第三连接部(12)固定连接，所述第二导电针(2)与所述第二连接部(11)固定连接，所述第三导电针(3)与所述第一连接部(10)固定连接。2.根据权利要求1所述的一种用于光离子化传感器的一体化离子收集机构，其特征在于，所述第一连接部(10)上设有第一装配通道(13)，所述第二连接部(11)上设有第二装配通道(14)，所述第三连接部(12)上设有第三装配通道(15)，所述第一装配通道(13)的顶端向上贯穿所述第一抗紫外低表面能绝缘板(5)和所述第二抗紫外低表面能绝缘板(7)，所述第二装配通道(14)的顶底两端分别贯穿所述第二抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辰，刘洋，吴涛，聂丽芳，袁丁，吴红彦，夏征，
申请(专利权)人：北京华泰诺安技术有限公司，
类型：新型
国别省市：