CN104916511A - 一种bn离子门的制作方法及专用的夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种BN离子门的制作方法，包括：S1、提供绝缘基板、第一和第二金属网和夹具，将绝缘基板定位在夹具上；S2、将第一金属网定位在绝缘基板上并固定在夹具上；S3、将第一金属网焊接在绝缘基板上，并去除第一金属网上多余的部分；S4、将第二金属网定位在绝缘基板上并固定在夹具上，第二金属网的金属线与第一金属网的金属线交替平行等间距排列；S5、将第二金属网焊接在绝缘基板上，并去除第二金属网上多余的部分，使第一金属网和第二金属网之间相互绝缘；S6、从夹具上取出绝缘基板，得到BN离子门。本发明的方法适用于制作任何尺寸的BN离子门，工艺简单、高效，能保证BN离子门的各金属丝共面、平行等间距且张紧状态一致，径向电场均匀、稳定。

Description

一种BN离子门的制作方法及专用的夹具

技术领域

本发明涉及分析仪器领域，尤其涉及一种BN离子门的制作方法及专用的夹具。

背景技术

离子门是一种可用于离子迁移谱，飞行时间质谱和电子显微镜等分析仪器中的一种控制离子运动的装置。通过在两组交替平行排列的金属丝间施加电位差，从而形成垂直于离子原始运动方向的偏转电场或阻断电场，可以偏转离子运动轨迹或阻断离子的运动。

现有技术中有多种控制离子运动的离子门类型，其中应用最广泛的是Bradbury-Nielsen(BN)离子门。BN离子门由位于同一平面的两组相互绝缘等间距交替排列的平行金属丝组成。两组金属丝带有相同电势时，垂直穿过的离子可以不受影响的通过，即离子门开门状态；当两组金属丝之间存在电位差时，垂直穿过的离子受到径向电场的作用，运动轨迹发生偏转，如果偏转角度一定大时，离子将无法到达仪器后端的接收检测器，即离子门关门状态。

目前已知，BN离子门可以通过绕制或者微加工等工艺制作。绕制工艺适合制作大尺寸(cm量级及以上)的离子门，存在制作工艺复杂、对人员和制作工具要求高的缺点，且制作出的离子门存在丝线张紧力不均匀甚至松弛的问题。微加工工艺适合制作小尺寸(mm量级及以下)离子门，存在制作周期长、成本高且对制作环境要求较高的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种简单、快速、可靠的BN离子门的制作方法。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种BN离子门的制作方法，包括以下步骤：

S1、提供绝缘基板、两个金属网和夹具，并将所述绝缘基板定位在所述夹具上，所述金属网采用金属板通过激光切割工艺一体加工制成，包括边框、若干条金属线、定位部和定位接头，若干条所述金属线平行等间距排列在所述边框内并与所述边框连接，所述定位部位于所述边框外并与所述边框连接，每一条所述金属线上均连接一个所述定位接头，所有的所述定位接头位于边框的同一侧并靠近该侧的所述边框，两个所述金属网中的一个作为第一金属网，另一个作为第二金属网；

S2、将所述第一金属网通过所述第一金属网上的定位接头定位在所述绝缘基板上并通过所述第一金属网上的定位部固定在所述夹具上；

S3、将所述第一金属网焊接在所述绝缘基板上，并去除第一金属网上多余的部分；

S4、将所述第二金属网通过所述第二金属网的定位接头定位在所述绝缘基板上并通过所述第二金属网上的定位部固定在所述夹具上，所述第二金属网的金属线与所述第一金属网的金属线交替平行等间距排列；

S5、将所述第二金属网焊接在所述绝缘基板上，并去除第二金属网上多余的部分，使所述第一金属网和第二金属网之间相互绝缘；

S6、从所述夹具上取出所述绝缘基板，得到所述BN离子门。

在以上技术方案中，先采用金属板通过激光切割工艺形成金属网，采用这样的工艺形成的金属网的各个金属丝张紧状态一致，各金属丝共面且平行等间距，再将金属网整体固定在绝缘基板上，形成BN离子门，形成的BN离子门包括绝缘基板，在所述绝缘基板的同一面上具有多根相互平行且等间距排列的金属丝，多根所述金属丝形成交替排列且相互绝缘的第一金属丝组及第二金属丝组，第一金属丝组是由第一金属网经过步骤S3后形成，第二金属丝组是由第二金属网经过步骤S5后形成，由于预先形成了金属网，适用于制作任何尺寸的BN离子门，制作方法工艺简单、制作效率高、对制作人员要求不高、适合批量制作，制作出的BN离子门，能够保证各金属丝共面、平行等间距且张紧状态一致，达到BN离子门径向电场均匀、稳定的有益效果。

优选地，所述定位部至少有三个，在所述边框外均匀分布，所述定位接头在所述金属线的宽度方向上的长度大于所述金属线的宽度。

优选地，所述绝缘基板的中部具有通孔，所述绝缘基板的相对的两侧的边缘处分别设有相互绝缘的第一覆铜区和第二覆铜区，且在所述第一覆铜区与所述通孔之间具有分别与所述第二金属网的定位接头对应的若干个第一焊盘，在所述第二覆铜区与所述通孔之间具有分别与所述第一金属网的定位接头对应的若干个第二焊盘；

所述步骤S3包括如下步骤：

S31、将所述第一金属网中未设有所述定位接头的一侧的金属线与边框的连接处焊接在所述第一覆铜区，将所述定位接头与所述金属线的连接处分别对应地焊接在所述第二焊盘上；

S32、去除所述第一金属网上多余的部分，所述第一金属网上多余的部分包括定位接头未与所述第二焊盘焊接的部分、所述定位接头与所述第二覆铜区之间的金属线、所述第一金属网位于所述第二覆铜区的部分以及所述第一金属网上的定位部；

所述步骤S5包括如下步骤：

S51、将所述第二金属网中未设有所述定位接头的一侧的金属线与边框的连接处焊接在所述第二覆铜区，将所述定位接头与所述金属线的连接处分别对应地焊接在所述第一焊盘上；

S52、去除所述第二金属网上多余的部分，所述第二金属网上多余的部分包括定位接头未与所述第一焊盘焊接的部分、所述定位接头与所述第一覆铜区之间的金属线、所述第二金属网位于所述第一覆铜区的部分以及所述第二金属网上的定位部，使所述第一金属网和第二金属网之间相互绝缘。

优选地，每一条所述金属线上还连接有一个第二定位接头，所有的所述第二定位接头位于与所述定位接头所在边框的一侧相对的另一侧并靠近该侧的边框。

优选地，所述定位部至少有三个，在所述边框外均匀分布，所述定位接头和所述第二定位接头在所述金属线的宽度方向上的长度均大于所述金属线的宽度。

优选地，所述绝缘基板的中部具有通孔，所述绝缘基板的相对的两侧的边缘处分别设有相互绝缘的第一覆铜区和第二覆铜区，且在所述第一覆铜区与所述通孔之间具有分别与所述第二金属网的定位接头对应的若干个第一焊盘，在所述第二覆铜区与所述通孔之间具有分别与所述第一金属网的定位接头对应的若干个第二焊盘；

所述步骤S3包括如下步骤：

S31、将所述第一金属网中的所述第二定位接头与所述金属线的连接处分别对应焊接在所述第一覆铜区，将所述定位接头与所述金属线的连接处分别对应地焊接在所述第二焊盘上；

S32、去除所述第一金属网上多余的部分，所述第一金属网上多余的部分包括定位接头未与所述第二焊盘焊接的部分、所述定位接头与所述第二覆铜区之间的金属线、所述第一覆铜区外侧的金属线和边框、所述第二定位接头未与所述第一覆铜区焊接的部分、所述第一金属网位于所述第二覆铜区的部分以及所述第一金属网上的定位部；

所述步骤S5包括如下步骤：

S51、将所述第二金属网中的所述第二定位接头与所述金属线的连接处分别对应焊接在所述第二覆铜区，将所述定位接头与所述金属线的连接处分别对应地焊接在所述第一焊盘上；

S52、去除所述第二金属网上多余的部分，所述第二金属网上多余的部分包括定位接头未与所述第一焊盘焊接的部分、所述定位接头与所述第一覆铜区之间的金属线、所述第二覆铜区外侧的金属线和边框、所述第二定位接头未与所述第二覆铜区焊接的部分、所述第二金属网位于所述第一覆铜区的部分以及所述第二金属网上的定位部，使所述第一金属网和第二金属网之间相互绝缘。

每条金属线分别通过定位接头和第二定位接头定位固定在绝缘基板上，更便于操作。

优选地，所述夹具包括夹具主体，所述夹具主体的顶面的中部具有与所述绝缘基板形状匹配的凹槽，所述凹槽的深度等于所述绝缘基板的厚度，所述顶面上未设凹槽的区域设有与所述金属网的定位部配合的连接部；所述步骤S2中将所述绝缘基板定位在所述夹具上是指将所述绝缘基板放置到凹槽内，所述绝缘基板与所述凹槽过盈配合，并保持所述绝缘基板与所述顶面平齐。

优选地，所述凹槽内还设有至少两个均匀分布的顶出部，所述步骤S6中从所述夹具上取出所述绝缘基板是指通过所述顶出部将所述绝缘基板向上顶出。

本发明还提供一种专用于所述的制作方法的夹具，所述夹具包括夹具主体，所述夹具主体的顶面的中部具有与所述绝缘基板形状匹配的凹槽，所述凹槽的深度等于所述绝缘基板的厚度，所述顶面上未设凹槽的区域设有与所述金属网的定位部配合的连接部。

优选地，所述凹槽内还设有至少两个均匀分布的顶出部。

在以上技术方案中设置的顶出部不仅可以在BN离子门制作完成后将其从凹槽中顶出，还可以在将金属网定位在夹具和绝缘基板后，将金属网固定在绝缘基板上前，若金属线的张紧有松弛时，通过顶出部将绝缘基板向上顶出一定的高度(顶出后，绝缘基板的放置金属网的一面仍与所述顶面平行)以调整金属网的张紧力使得每一条金属丝的张紧力保持一致性。

附图说明

图1是本发明实施例一和实施例二的制作方法形成的BN离子门的结构示意图。

图2a和2b分别是本发明实施例一中的第一金属网2和第二金属网3的结构示意图。

图3是用于本发明实施例一和实施例二的方法中的夹具的结构示意图。

图4是本发明实施例一的BN离子门的制作方法流程示意图。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。

实施例一

本实施例提供一种BN离子门的制作方法，如图4所示，包括以下步骤：

S1、提供绝缘基板1、两个金属网和夹具4，并将绝缘基板1定位在夹具4上，金属网采用金属板通过激光切割工艺一体加工制成，如图2a和2b所示，金属网包括边框5、若干条金属线6、定位部7和定位接头9，若干条金属线6平行等间距排列在边框5内并与边框5连接，定位部7位于边框5外并与边框5连接，每一条金属线6上均连接一个定位接头9，所有的定位接头9位于边框的同一侧并靠近该侧的边框，两个金属网中的一个作为第一金属网2，另一个作为第二金属网3。

本例中，优选地是，金属线的宽度为0.1mm(通过激光切割工艺，金属线的宽度还可以是其他任何适于制作BN离子门的宽度)，定位部7有四个，在边框5外均匀分布，定位接头9在金属线6的宽度方向上的长度大于金属线6的宽度。

如图3所示，夹具4包括夹具主体41，夹具主体41的顶面的中部具有与绝缘基板形状匹配的凹槽42，凹槽42的深度等于绝缘基板1的厚度，顶面上未设凹槽的区域设有与金属网的定位部7配合的连接部43，较优的是，凹槽内还设有至少两个均匀分布的顶出部44，在本例中，优选的是，连接部43为螺栓，与定位部7的数量一致，也有四个，顶出部44有两个，包括螺栓孔以及置于螺栓孔内的螺栓，凹槽42与绝缘基板1采用过盈配合。

S2、将绝缘基板1定位在夹具4上，将第一金属网2通过第一金属网上的定位接头9定位在绝缘基板1上并通过第一金属网上的定位部7固定在夹具4上。

在本例中，优选的是，如图1所示，绝缘基板1的中部具有通孔13，绝缘基板的相对的两侧的边缘处分别设有相互绝缘的第一覆铜区11和第二覆铜区12，且在第一覆铜区11与通孔13之间具有分别与第二金属网的定位接头9对应的若干个第一焊盘14，在第二覆铜区12与通孔13之间具有分别与第一金属网的定位接头9对应的若干个第二焊盘15。

S3、将第一金属网2焊接在绝缘基板1上，并去除第一金属网上多余的部分。

在本例中，具体来说，步骤S3包括如下步骤：

S31、将第一金属网2中未设有定位接头的一侧的金属线与边框的连接处焊接在第一覆铜区11，将定位接头9与金属线6的连接处分别对应地焊接在第二焊盘15上；

S32、去除第一金属网上多余的部分，使得第二焊盘15与第二覆铜区12之间绝缘，第二焊盘15与第一覆铜区11之间通过第一金属网的金属线导通。其中，所述的第一金属网上多余的部分包括定位接头未与所述第二焊盘焊接的部分、所述定位接头与所述第二覆铜区之间的金属线、所述第一金属网位于所述第二覆铜区的部分以及所述第一金属网上的定位部。

S4、将第二金属网3通过第二金属网的定位接头9定位在绝缘基板1上并通过第二金属网上的定位部7固定在夹具4上，第二金属网的金属线与第一金属网的金属线交替平行等间距排列。

S5、将第二金属网3焊接在绝缘基板1上，并去除第二金属网上多余的部分，使第一金属网2和第二金属网3之间相互绝缘。

在本例中，具体来说，步骤S5包括如下步骤：

S51、将第二金属网中未设有所述定位接头的一侧的金属线与边框的连接处焊接在第二覆铜区12，将定位接头与金属线的连接处分别对应地焊接在第一焊盘14上；

S52、去除第二金属网上多余的部分，使得第一焊盘14与第一覆铜区11之间绝缘，第一焊盘14与第二覆铜区之间通过第二金属网的金属线导通。其中，所述第二金属网上多余的部分包括定位接头未与所述第一焊盘焊接的部分、所述定位接头与所述第一覆铜区之间的金属线、所述第二金属网位于所述第一覆铜区的部分以及所述第二金属网上的定位部，使所述第一金属网2和第二金属网3之间相互绝缘。

S6、从夹具4上取出绝缘基板，得到如图1所示的BN离子门。

实施例二

与实施例一的区别在于：在每一条金属线6上还连接有一个第二定位接头，所有的第二定位接头位于与定位接头所在边框的一侧相对的另一侧并靠近该侧的边框。(未图示第二定位接头，第二定位接头的形状与实施例一中的定位接头的形状结构可以相同，也是在激光切割工艺形成金属网时一体成型在金属线上)。由于设有第二定位接头，制作方法与实施例一的区别在于：

所述步骤S3包括如下步骤：

S31、将所述第一金属网中的所述第二定位接头与所述金属线的连接处分别对应焊接在所述第一覆铜区，将所述定位接头与所述金属线的连接处分别对应地焊接在所述第二焊盘上；

S32、去除所述第一金属网上多余的部分，所述第一金属网上多余的部分包括定位接头未与所述第二焊盘焊接的部分、所述定位接头与所述第二覆铜区之间的金属线、所述第一覆铜区外侧的金属线和边框、所述第二定位接头未与所述第一覆铜区焊接的部分、所述第一金属网位于所述第二覆铜区的部分以及所述第一金属网上的定位部；

所述步骤S5包括如下步骤：

S51、将所述第二金属网中的所述第二定位接头与所述金属线的连接处分别对应焊接在所述第二覆铜区，将所述定位接头与所述金属线的连接处分别对应地焊接在所述第一焊盘上；

S52、去除所述第二金属网上多余的部分，所述第二金属网上多余的部分包括定位接头未与所述第一焊盘焊接的部分、所述定位接头与所述第一覆铜区之间的金属线、所述第二覆铜区外侧的金属线和边框、所述第二定位接头未与所述第二覆铜区焊接的部分、所述第二金属网位于所述第一覆铜区的部分以及所述第二金属网上的定位部，使所述第一金属网和第二金属网之间相互绝缘。

专用于本实施例的夹具也同实施例一，如图3所示。

通过本实施例形成的BN离子门也如图1所示。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种BN离子门的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、提供绝缘基板、两个金属网和夹具，并将所述绝缘基板定位在所述夹具上，所述金属网采用金属板通过激光切割工艺一体加工制成，包括边框、若干条金属线、定位部和定位接头，若干条所述金属线平行等间距排列在所述边框内并与所述边框连接，所述定位部位于所述边框外并与所述边框连接，每一条所述金属线上均连接一个所述定位接头，所有的所述定位接头位于边框的同一侧并靠近该侧的所述边框，两个所述金属网中的一个作为第一金属网，另一个作为第二金属网；

S2、将所述第一金属网通过所述第一金属网上的定位接头定位在所述绝缘基板上并通过所述第一金属网上的定位部固定在所述夹具上；

S3、将所述第一金属网焊接在所述绝缘基板上，并去除第一金属网上多余的部分；

S4、将所述第二金属网通过所述第二金属网的定位接头定位在所述绝缘基板上并通过所述第二金属网上的定位部固定在所述夹具上，所述第二金属网的金属线与所述第一金属网的金属线交替平行等间距排列；

S5、将所述第二金属网焊接在所述绝缘基板上，并去除第二金属网上多余的部分，使所述第一金属网和第二金属网之间相互绝缘；

S6、从所述夹具上取出所述绝缘基板，得到所述BN离子门。

2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于：所述定位部至少有三个，在所述边框外均匀分布，所述定位接头在所述金属线的宽度方向上的长度大于所述金属线的宽度。

3.如权利要求2所述的制作方法，其特征在于：所述绝缘基板的中部具有通孔，所述绝缘基板的相对的两侧的边缘处分别设有相互绝缘的第一覆铜区和第二覆铜区，且在所述第一覆铜区与所述通孔之间具有分别与所述第二金属网的定位接头对应的若干个第一焊盘，在所述第二覆铜区与所述通孔之间具有分别与所述第一金属网的定位接头对应的若干个第二焊盘；

所述步骤S3包括如下步骤：

S31、将所述第一金属网中未设有所述定位接头的一侧的金属线与边框的连接处焊接在所述第一覆铜区，将所述定位接头与所述金属线的连接处分别对应地焊接在所述第二焊盘上；

S32、去除所述第一金属网上多余的部分，所述第一金属网上多余的部分包括定位接头未与所述第二焊盘焊接的部分、所述定位接头与所述第二覆铜区之间的金属线、所述第一金属网位于所述第二覆铜区的部分以及所述第一金属网上的定位部；

所述步骤S5包括如下步骤：

S51、将所述第二金属网中未设有所述定位接头的一侧的金属线与边框的连接处焊接在所述第二覆铜区，将所述定位接头与所述金属线的连接处分别对应地焊接在所述第一焊盘上；

S52、去除所述第二金属网上多余的部分，所述第二金属网上多余的部分包括定位接头未与所述第一焊盘焊接的部分、所述定位接头与所述第一覆铜区之间的金属线、所述第二金属网位于所述第一覆铜区的部分以及所述第二金属网上的定位部，使所述第一金属网和第二金属网之间相互绝缘。

4.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于：每一条所述金属线上还连接有一个第二定位接头，所有的所述第二定位接头位于与所述定位接头所在边框的一侧相对的另一侧并靠近该侧的边框。

5.如权利要求4所述的制作方法，其特征在于：所述定位部至少有三个，在所述边框外均匀分布，所述定位接头和所述第二定位接头在所述金属线的宽度方向上的长度均大于所述金属线的宽度。

6.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于：所述绝缘基板的中部具有通孔，所述绝缘基板的相对的两侧的边缘处分别设有相互绝缘的第一覆铜区和第二覆铜区，且在所述第一覆铜区与所述通孔之间具有分别与所述第二金属网的定位接头对应的若干个第一焊盘，在所述第二覆铜区与所述通孔之间具有分别与所述第一金属网的定位接头对应的若干个第二焊盘；

所述步骤S3包括如下步骤：

S31、将所述第一金属网中的所述第二定位接头与所述金属线的连接处分别对应焊接在所述第一覆铜区，将所述定位接头与所述金属线的连接处分别对应地焊接在所述第二焊盘上；

S32、去除所述第一金属网上多余的部分，所述第一金属网上多余的部分包括定位接头未与所述第二焊盘焊接的部分、所述定位接头与所述第二覆铜区之间的金属线、所述第一覆铜区外侧的金属线和边框、所述第二定位接头未与所述第一覆铜区焊接的部分、所述第一金属网位于所述第二覆铜区的部分以及所述第一金属网上的定位部；

所述步骤S5包括如下步骤：

S51、将所述第二金属网中的所述第二定位接头与所述金属线的连接处分别对应焊接在所述第二覆铜区，将所述定位接头与所述金属线的连接处分别对应地焊接在所述第一焊盘上；

S52、去除所述第二金属网上多余的部分，所述第二金属网上多余的部分包括定位接头未与所述第一焊盘焊接的部分、所述定位接头与所述第一覆铜区之间的金属线、所述第二覆铜区外侧的金属线和边框、所述第二定位接头未与所述第二覆铜区焊接的部分、所述第二金属网位于所述第一覆铜区的部分以及所述第二金属网上的定位部，使所述第一金属网和第二金属网之间相互绝缘。

7.如权利要求1～6任意一项所述的制作方法，其特征在于：所述夹具包括夹具主体，所述夹具主体的顶面的中部具有与所述绝缘基板形状匹配的凹槽，所述凹槽的深度等于所述绝缘基板的厚度，所述顶面上未设凹槽的区域设有与所述金属网的定位部配合的连接部；所述步骤S2中将所述绝缘基板定位在所述夹具上是指将所述绝缘基板放置到凹槽内，所述绝缘基板与所述凹槽过盈配合，并保持所述绝缘基板与所述顶面平齐。

8.如权利要求7所述的制作方法，其特征在于：所述凹槽内还设有至少两个均匀分布的顶出部，所述步骤S6中从所述夹具上取出所述绝缘基板是指通过所述顶出部将所述绝缘基板向上顶出。

9.一种专用于权利要求1～8任一所述的制作方法的夹具，其特征在于：所述夹具包括夹具主体，所述夹具主体的顶面的中部具有与所述绝缘基板形状匹配的凹槽，所述凹槽的深度等于所述绝缘基板的厚度，所述顶面上未设凹槽的区域设有与所述金属网的定位部配合的连接部。

10.如权利要求9所述的夹具，其特征在于：所述凹槽内还设有至少两个均匀分布的顶出部。