分立式碳纳米管阵列放电电离源制造技术

本实用新型专利技术涉及一种分立式碳纳米管阵列放电电离源，包括电源；所述电源一端连接碳纳米管阵列放电电极，另一端连接对电极，所述碳纳米管阵列放电电极和所述对电极之间形成样品通过的通道，碳纳米管阵列放电电极包括基层，所述基层上设置有分立式针尖阵列，再在所述分立式针尖阵列上竖直长出单根或多根碳纳米管。本实用新型专利技术采用碳纳米管作为电极进行电晕放电，避免了现有技术中电晕放电的放电电极采用金属制造，不仅生产难度大并且容易被腐蚀，而且降低电离源稳定性，从而提供一种曲率半径小且稳定性好、不易被腐蚀的分立式碳纳米管阵列放电电离源。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种分立式碳纳米管阵列放电电离源，包括电源；所述电源一端连接碳纳米管阵列放电电极，另一端连接对电极，所述碳纳米管阵列放电电极和所述对电极之间形成样品通过的通道，碳纳米管阵列放电电极包括基层，所述基层上设置有分立式针尖阵列，再在所述分立式针尖阵列上竖直长出单根或多根碳纳米管。本技术采用碳纳米管作为电极进行电晕放电，避免了现有技术中电晕放电的放电电极采用金属制造，不仅生产难度大并且容易被腐蚀，而且降低电离源稳定性，从而提供一种曲率半径小且稳定性好、不易被腐蚀的分立式碳纳米管阵列放电电离源。【专利说明】分立式碳纳米管阵列放电电离源
本技术涉及一种电离源，具体是一种分立式碳纳米管阵列放电电离源，属于电离
。
技术介绍
目前，离子迁移谱技术已经成为分析领域中痕量化学物质检测的重要方法之一。离子迁移谱技术无需真空环境，可直接在常压下工作，功率要求较低，检测速度快，因而很容易做成小型便携式的仪器，特别适用于现场实时检测以及各类在线实时分析。离子源是离子迁移谱等分析仪器的关键技术之一。目前，在离子迁移谱技术中应用最为广泛的离子源是放射源。放射源主要采用放射β射线的63Ni源，还有部分是采用放射β射线的氚源和放射α射线的241Am源。用放射源作为离子源主要优点是其工作稳定性高、可靠性好，无需外部的电源。但由于其放射性需要的特殊安全措施使它在实际应用中带来许多的麻烦，全世界各个国家对放射源的使用都是严格管控，放射源的使用和保管需要申请执照和并经特别审批，这大大限制了离子迁移谱技术的推广和使用。另外，用放射源作为离子源产生的离子浓度不够高，导致传统的离子迁移谱信号比较弱，线性范围小。因此人们开始积极探索非放射性离子源。其中，电晕放电(Corona Discharge,⑶)离子源是研究较多的一种非放射性离子源。电晕放电电晕放电是一种可在大气环境下产生的气体放电现象，常发生在极不对称电场下。可以采用针对面的方式放电，即将一个端头尖锐金属丝作为一个电极，在其附近2-10 mm处的金属板、金属网或金属圈作为其对电极。在放电的间隙处，会生成与采用放射源相似的离子。这种电离源无辐射，产生的离子流相对较高，设计安装比较简单。如中国CN 103137417A号专利技术专利中公布了一种电晕放电装置以及具有该电晕放电装置的离子迁移谱仪，该专利技术提供了一种电晕放电装置，该电晕放电装置包括:第一电极，所述第一电极包括:大致柱状的第一内腔部分，和与第一内腔部分相连通的大致锥形的第二内腔部分，所述第二内腔部分在远离所述第一内腔部分的方向上横截面面积逐渐增大。还包括:通过所述第一电极的开口从所述第一电极的外部插入所述第一电极的内部的第二电极，该第二电极具有针状形状。第二电极11利用不锈钢、钨、镍、钼等抗氧化金属制成。第一电极可用普通金属表面镀镍而成。但是电晕放电与针尖的曲率半径有关，需要较高的电压或放电尖端的曲率半径很小才能获得局部高电场，而金属针尖尖端制造困难，其大小通常只能控制在几到几十微米级别。另外，采用金属的放电针尖很容易被腐蚀，这会降低电离源的工作稳定性，其寿命有限。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是现有技术中电晕放电的放电电极采用金属制造不仅生产难度大并且容易被腐蚀，降低电离源稳定性的问题，从而提供一种曲率半径小且稳定性好不易被腐蚀的采用碳纳米管进行电晕放电的分立式碳纳米管阵列放电电离源。为解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的:—种分立式碳纳米管阵列放电电离源，包括电源；碳纳米管阵列放电电极包括基层，所述基层上设置有分立式针尖阵列，在所述分立式针尖阵列上竖直长出有碳纳米管。所述基层为硅片。所述分立式针尖阵列为在所述硅片上采用深反应刻蚀后形成的垂直于所述硅片的分立式针尖阵列，在所述分立式针尖阵列上竖直长出单根或多根碳纳米管。所述碳纳米管的端部的曲率半径为20-90nm。所述分立式针尖阵列的外径为0.5-5 μ m。所述针尖阵列之间的距离为1-20 μ m。所述电源提供1.5-5 kV的电压。本技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:(I)本技术所述的分立式碳纳米管阵列放电电离源，本技术采用碳纳米管作为电极进行电晕放电，避免了现有技术中电晕放电的放电电极采用金属制造，不仅生产难度大并且容易被腐蚀，而且降低电离源稳定性，提供一种曲率半径小且稳定性好、不易被腐蚀的分立式碳纳米管阵列放电电离源。(2)本技术所述的分立式碳纳米管阵列放电电离源，在所述硅片上采用深反应刻蚀后形成垂直于硅片的分立式针尖阵列，再在所述分立式针尖阵列上竖直长出单根或多根碳纳米管；本技术采用在分立式针尖阵列的硅材料上竖直长出更细小的碳纳米管，比传统的采用金属所作为放电电极的电离源体积小很多，使得本技术占用空间更小，应用范围更广，更方便。(3)本技术所述的分立式碳纳米管阵列放电电离源，所述碳纳米管的端部的曲率半径为20-90nm，在此范围内的曲率半径比传统中的微米级别的金属针尖大大降低，大大提高了局部电场，使电晕放电的起晕电压降低，同时使放电更加稳定。【专利附图】【附图说明】为了使本技术的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本技术作进一步详细的说明，其中，图1是本技术所述分立式碳纳米管阵列放电电离源的结构示意图；图2是本技术所述分立式碳纳米管阵列放电电离源的SEM图；图3是本技术所述分立式碳纳米管阵列放电电离源应用到离子迁移谱仪中的结构不意图；图中附图标记表示为:1-基层，2-对电极，3-放电通道，11-分立式针尖阵列，12-碳纳米管。【具体实施方式】下面提供本技术所述的分立式碳纳米管阵列放电电离源的具体实施例。实施例1本技术所述的分立式碳纳米管阵列放电电离源的结构如图1所示，其包括电源，所述电源提供1.5-5 kV的电压，所述电源一端连接碳纳米管阵列放电电极，另一端连接对电极，所述对电极可以采用栅网电极或环形电极，所述碳纳米管阵列放电电极和所述对电极之间形成样品通过的通道，碳纳米管阵列放电电极包括基层，所述基层上设置有分立式针尖阵列，在所述分立式针尖阵列上竖直长单根碳纳米管。其工作原理如下:样品气体从所述放电通道进入所述对电极和所述碳纳米管阵列放电电极之间，在电源达到2kV后，碳纳米管开始进行稳定的电晕放电，在放电区形成等离子体，样品气体分子进入放电区后与电子或气体尚子发生碰撞，发生电尚。实施例2本技术所述的分立式碳纳米管阵列放电电离源中所述基层优选的采用硅片，在所述硅片上采用深反应刻蚀后形成垂直于硅片的分立式针尖阵列，所述分立式针尖阵列的外径优选的为2 μ m，所述针尖阵列之间的距离优选的为6 μ m，再在所述分立式针尖阵列上竖直长出单根或多根碳纳米管，如图2所示为竖直长出的单根碳纳米管；所述碳纳米管的端部的曲率半径优选的为60nm。作为其他可以变换的实施方式，所述基层还可以选用其他半导体材料，所述碳纳米管的端部的曲率半径还可以在20-90nm之间选择，在此范围内的曲率半径比传统中的微米级别的金属针尖大大降低，大大提高了局部电场，使电晕放电的起晕电压降低，同时使放电更加稳定；所述分立式针尖阵列的外径还可以在0.5-5 μ m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分立式碳纳米管阵列放电电离源，包括电源；所述电源一端连接碳纳米管阵列放电电极，另一端连接对电极，所述碳纳米管阵列放电电极和所述对电极之间形成样品通过的通道，其特征在于：所述碳纳米管阵列放电电极包括基层，所述基层上设置有分立式针尖阵列，在所述分立式针尖阵列上竖直长出有碳纳米管。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李灵锋，汪小知，李鹏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33