CN104184334B - 可控高压交流电源 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种可控高压交流电源，用于对质谱仪中的离子透镜***提供电场，包括：数模转换模块，用以提供基准电压；交流幅度调节模块，耦接数模转换模块，用以根据基准电压输出第一直流电压；开关模块，耦接交流幅度调节模块，用以根据第一直流电压的驱动输出第一交流电压；变压器，耦接开关模块，其一次侧输入第一交流电压，其二次侧输出第二交流电压；分压模块，耦接变压器，用以对第二交流电压进行分压；检波模块，输入端耦接分压模块，输出端耦接交流幅度调节模块，用以将分压模块对第二交流电压分压后的电压反馈至交流幅度调节模块；输出端，耦接变压器，用以输出第二交流电压。本发明实现了对离子透镜***中的电场进行实时控制。

Description

可控高压交流电源
技术领域
本发明涉及质谱仪的离子传输***，特别涉及用于给离子透镜提供电场的可控高压交流电源。
背景技术
电感耦合等离子体质谱技术(ICP-MS) 是20 世纪70 年代迅速发展起来的分析测试技术，其原理是利用电感耦合等离子体将分析样品中所含的元素离子化为带电离子，通过离子传输***将带电离子引入质量分析器中，按不同质荷比分开，经探测器将离子电流放大后，由测控***处理给出分析结果。与其它分析技术相比，ICP-MS 具有检出限低、线性范围宽、可快速同时检测各种元素等优点。随着应用范围的扩大，ICP-MS 已发展成为本领域的一种常规的分析测试技术。
质谱仪主要由进样***、离子源、离子导入和离子传输、质量分析器、探测器组成，其中离子传输是质谱仪的重要组成部分，其主要通过离子透镜***来实现，而在离子透镜***中，电场对离子传输起到至关重要的作用，因为如下两点：
首先，一定强度的电场可以对离子进行偏转，通过多级偏转，从而实现滤除光子、电子和未电离粒子；
其次，进入离子透镜的离子，需要在一定的电场作用下，才能高效地引导离子的传输。
基于以上两点，可知电场对离子传输的重要性，因此，为了更好地实现离子传输，通常需要给离子透镜提供较为合适的电场。
然而，目前国内现有的技术，缺少对离子透镜电场的实时控制和优化调节，具体地说，缺少对提供电场的电源进行实时控制，比如，缺少对交流电源的实时控制。
发明内容
鉴于上述，有必要针对现有的缺少对交流电源的进行实时控制的不足问题提出可控高压交流电源。
一种可控高压交流电源，用于对质谱仪中的离子透镜***提供电场，包括：
数模转换模块，用以提供基准电压；
交流幅度调节模块，耦接于所述数模转换模块，用以根据所述基准电压输出第一直流电压；
开关模块，耦接于所述交流幅度调节模块，用以根据所述第一直流电压的驱动输出第一交流电压；
变压器，耦接于所述开关模块，其一次侧输入所述第一交流电压，其二次侧输出第二交流电压；
分压模块，耦接于所述变压器，用以对所述第二交流电压进行分压；
检波模块，输入端耦接于所述分压模块，输出端耦接于所述交流幅度调节模块，用以将所述分压模块对所述第二交流电压分压后的电压反馈至所述交流幅度调节模块；以及
输出端，耦接于所述变压器，用以输出所述第二交流电压。
在一实施方式中，所述变压器包括第一线圈、第二线圈、第三线圈，所述第一线圈、第三线圈位于所述变压器的一次侧，所述第二线圈位于所述变压器的二次侧。
在一实施方式中，所述的可控高压交流电源还包括：
选频电容，耦接于所述第二线圈，与所述第二线圈构成选频网络，所述选频网络用以调整所述变压器输出的所述第二交流电压的频率。
在一实施方式中，所述的可控高压交流电源还包括：
直流偏置电压模块，输入端耦接于所述数模转换模块，输出端耦接于所述第二线圈，用以对所述选频网络提供直流偏置电压。
在一实施方式中，所述的可控高压交流电源还包括：
幅度反馈模块，耦接于所述第三线圈，用以反馈所述变压器一次侧输入的所述第一交流电压的幅度。
在一实施方式中，所述的可控高压交流电源还包括：
电源切断模块，耦接于所述第一线圈，用以切断所述变压器的输入。
在一实施方式中，所述变压器包括高频变压器。
在一实施方式中，所述检波模块包括半波检波模块。
在一实施方式中，所述开关模块包括场效应管。
综上，本发明所提出的可控高压交流电源，能够对可控高压交流电源的输出进行实时控制，从而实现了对离子透镜***中的电场进行实时控制。并且还能够对离子透镜具有保护作用。
附图说明
图1绘示了本发明一实施方式的可控高压交流电源的模块示意图；
图2绘示了本发明另一实施方式的可控高压交流电源的模块示意图；以及
图3绘示了图2所示的可控高压交流电源的电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域相关技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施方式的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
关于本文中所出现的“耦接”，可以指两模块（或单元、元件）的直接连接，也可以指两模块（或单元、元件）的间接连接，即两模块（或单元、元件）间还存在其它模块（或单元、元件）。
参照图1，图1绘示了本发明一实施方式的可控高压交流电源的模块示意图。
本实施方式中，可控高压交流电源100，用于对质谱仪中的离子透镜***提供电场。
如图1所示，可控高压交流电源100，包括数模转换模块110、交流幅度调节模块120、开关模块130、变压器140、分压模块150、检波模块160及输出端170。
数模转换模块110，用以提供基准电压。
交流幅度调节模块120，耦接于数模转换模块110，用以根据基准电压输出第一直流电压。
开关模块130，耦接于交流幅度调节模块120，用以根据第一直流电压的驱动输出第一交流电压V1。
变压器140，耦接于开关模块130，其一次侧输入第一交流电压V1，其二次侧输出第二交流电压V2。
分压模块150，耦接于变压器140，用以对第二交流电压V2进行分压。
检波模块160，输入端耦接于分压模块150，输出端耦接于交流幅度调节模块120，用以将分压模块150对第二交流电压V2分压后的电压反馈至交流幅度调节模块120，从而使得交流幅度调节模块120可以对交流幅度进行闭环控制。
输出端170，耦接于变压器140，用以输出第二交流电压V2。
参照图2、3，图2绘示了本发明另一实施方式的可控高压交流电源的模块示意图，图3绘示了图2所示的可控高压交流电源的电路结构示意图。
本实施方式中，可控高压交流电源100相对于图1，还包括了选频电容180、直流偏置电压模块190、幅度反馈模块192、电源切断模块194。
结合图2、图3来看，变压器140包括第一线圈N1、第二线圈N2及第三线圈N3，第一线圈N1、第三线圈N3位于变压器140的一次侧，第二线圈N2位于变压器140的二次侧，一次侧输入的第一交流电压V1与二次侧输出的第二交流电压V2之比等于第一线圈N1与第二线圈N2的匝数之比，即，V1：V2=N1：N2（匝数）。在一实施例中，变压器140，可以是高频变压器。
选频电容180，耦接于变压器140第二线圈N2，与第二线圈N2构成选频网络，即，构成了LC选频网络，此LC选频网络，可以用以调整变压器140输出的第二交流电压V2的频率。
直流偏置电压模块190，输入端耦接于数模转换模块110，输出端耦接于变压器140的第二线圈N2，用以对选频网络提供直流偏置电压。
幅度反馈模块192，耦接于变压器140的第三线圈N3，用以反馈变压器140一次侧输入的第一交流电压V1的幅度，配合交流幅度调节模块120提供的直流门电压控制开关模块130。
较佳地，在本实施方式中，可控高压交流电源100，还可以包括电源切断模块194，耦接于变压器140的第一线圈N1，用以切断变压器140的输入，具体地说，当离子透镜***所处的腔体真空状态不满足工作条件时，则此时，可以通过电源切断模块194切断变压器140的输入，从而切断可控高压交流电源100的输出，进而保护了离子透镜。
较佳地，本实施方式中，检波模块160，可以包括半波检波模块，则可以将交流进行半波整流，然后将相位相差180°的半波通过二极管交替反馈至交流幅度调节电路120，从而实现幅度的稳定控制。
较佳地，本实施方式中，开关模块130，可以包括场效应管，此时，幅度反馈模块192反馈第一交流电压V1的幅度配合交流幅度调节模块120提供的直流门电压控制场效应管的导通与截止，从而实现将第一交流电压V1输入至变压器140的第一线圈N1中。
综上，本发明所提出的可控高压交流电源，能够对可控高压交流电源的输出进行实时控制，从而实现了对离子透镜***中的电场进行实时控制。并且还能够对离子透镜具有保护作用。
以上仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种可控高压交流电源，用于对质谱仪中的离子透镜***提供电场，其特征在于，包括：
数模转换模块，用以提供基准电压；
交流幅度调节模块，耦接于所述数模转换模块，用以根据所述基准电压输出第一直流电压；
开关模块，耦接于所述交流幅度调节模块，用以根据所述第一直流电压的驱动输出第一交流电压；
变压器，耦接于所述开关模块，其一次侧输入所述第一交流电压，其二次侧输出第二交流电压，所述变压器包括第一线圈、第二线圈、第三线圈，所述第一线圈、第三线圈位于所述变压器的一次侧，所述第二线圈位于所述变压器的二次侧；
幅度反馈模块，耦接于所述第三线圈，用以反馈所述变压器一次侧输入的所述第一交流电压的幅度；
分压模块，耦接于所述变压器，用以对所述第二交流电压进行分压；
检波模块，输入端耦接于所述分压模块，输出端耦接于所述交流幅度调节模块，用以将所述分压模块对所述第二交流电压分压后的电压反馈至所述交流幅度调节模块；以及
输出端，耦接于所述变压器，用以输出所述第二交流电压。
2.根据权利要求1所述的可控高压交流电源，其特征在于，还包括：
选频电容，耦接于所述第二线圈，与所述第二线圈构成选频网络，所述选频网络用以调整所述变压器输出的所述第二交流电压的频率。
3.根据权利要求1所述的可控高压交流电源，其特征在于，还包括选频电容和直流偏置电压模块；
所述选频电容耦接于所述第二线圈，与所述第二线圈构成选频网络，所述选频网络用以调整所述变压器输出的所述第二交流电压的频率；
所述直流偏置电压模块的输入端耦接于所述数模转换模块，所述直流偏置电压模块的输出端耦接于所述第二线圈，用以对所述选频网络提供直流偏置电压。
4.根据权利要求1所述的可控高压交流电源，其特征在于， 还包括：
电源切断模块，耦接于所述第一线圈，用以切断所述变压器的输入。
5.根据权利要求1所述的可控高压交流电源，其特征在于，所述变压器包括高频变压器。
6.根据权利要求1所述的可控高压交流电源，其特征在于，所述检波模块包括半波检波模块。
7.根据权利要求1所述的可控高压交流电源，其特征在于，所述开关模块包括场效应管。
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