广西壮族自治区自然科学基金(2013GXNSFBA019273)
- 作品数：7 被引量：14H指数：2
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- 针-柱结构敞开式离子源和微型气泵集成系统的放电特性被引量：8
- 2014年
- 设计了一种小型针-柱电晕放电结构,实现了敞开式离子源和微型气泵的系统集成。通过数码相机拍摄的针-柱放电图像和示波器记录的特里切尔放电波形,验证了该针-柱结构在没有外界气流、间隙仅2mm的实验条件下实现了稳定的电晕放电。对针-柱结构电晕放电特性进行了研究,讨论了放电电压、镇流电阻、柱直径大小、针-柱间距等参数对针-柱电晕放电的影响,通过伏安特性曲线分析得出在放电电压为-3 800V、镇流电阻为10MΩ、柱直径为4mm、间距为2mm的实验条件下,产生的离子风气体流速最大(采用testo 405-V1风速仪测得最大气体流速为1.15m/s)。该针-柱结构可采用微机电系统(MEMS)工艺加工实现,有望应用于质谱仪、离子迁移谱、高场非对称波形离子迁移谱等便携式分析仪器中,实现敞开式离子源和微型气泵的双重功能。
- 李华韦昌严曾德查陈真诚
- 关键词：电晕放电
- 实现大气压负直流辉光放电的针-柱电极结构设计与实验
- 2014年
- 为了实现大气压环境下稳定的辉光放电,设计了一种新型的针-柱电极结构放电装置。采用针尖直径为56.4μm的不锈钢针作为放电阴极,直径为4mm的紫铜圆柱作为放电阳极,两者通过精密机械结构保持平行。当针-柱之间间距为2mm、镇流电阻10MΩ,放电电阻10MΩ,测试电阻1kΩ、放电电压-2 740V、大气压环境、室温、无外部通入气流时,针-柱之间实现了稳定的辉光放电。示波器存储的放电波形和数码相机记录的放电图像验证了从电晕放电到辉光放电,再到火花放电的三种放电模式。该针-柱结构易于用MEMS工艺加工制作,可应用于便携式分析仪器中作为离子源使用。
- 李华韦昌严刘春霞神显豪陈真诚
- 关键词：电晕放电辉光放电
- 利用离子风实现后吸式进样与电离集成的离子源被引量：2
- 2015年
- 针对现用离子源工作时需外接庞大复杂的供气装置,不利于便携的不足,提出了一种基于离子风的敞开式离子源和微型气泵集成系统。设计了一种新型阵列式针-柱放电电极结构,其可以在大气压下实现敞开式离子源和微型气泵双重功能。选用0^-20 000V的负直流高压供电电源,10mm的针-柱间距,分别对单排针-单柱,单排针-双柱,双排针-双柱3种放电电极结构进行电晕放电,并采用testo 405-V1风速计进行风速测量。结果表明,双排针-双柱产生的风速最大。采用COMSOL多物理场仿真软件对3种电极结构进行离子风仿真,并与实验结果对比,结果吻合良好。以双排针-双柱电极结构进行了离子源和微型气泵集成系统实验。结果显示:该结构放电产生的离子风最大为2.11m/s,可以将装置后端处的乙酸样品吸入;电离产生的最大电流信号为-10nA左右,表明该装置实现了电离功能。本文所设计的离子源和微型气泵集成系统,实现了后吸式进样并电离,省去了庞大复杂的供气装置,有望应用于便携式分析仪器中。
- 李华李玉凯郭超群陈耀彬洪夏蕾李智江肖文香陈真诚
- 关键词：离子源离子风电离
- 敞开式离子源和微型气泵集成的微型针-柱放电结构芯片设计与实验分析被引量：1
- 2017年
- 采用LIGA(Lithographie,Galvanoformung,Abformung)工艺设计加工了一种微型针-柱放电结构芯片,可实现敞开式离子源和微型气泵的系统集成。此微型放电结构由采用电镀铜加工而成的针电极、上圆柱电极和下圆柱电极组成,针-柱间距有1mm、2mm两种规格。在室温、大气压环境、无外界通入气流的条件下,通过在针-柱电极上加载负直流高压,可产生稳定的气体放电。利用风速计testo 405-V1测量芯片气体放电产生的离子风风速,结果表明针-柱间距为2mm时产生的离子风流速最大,可达0.79m/s。对针-柱间距2mm规格的微型芯片进行乙酸进样电离实验,当针-柱之间产生稳定的电晕放电后,可发现位于芯片出口处已被去离子水润湿的PH试纸变红。此时利用微弱电流检测系统采集电离产生的离子,当放电电压为-3300V时,通过微弱电流采集系统检测到的电流信号可达120pA。采用LTQ XL离子阱质谱仪,对芯片电离丙酮、无水乙醇和乙酸乙酯的离子产物进行检测,所得到的主要物质为质子化单体离子和二聚物离子。放电产生离子风风速以及乙酸的进样和电离实验表明,基于LIGA的微型针-柱结构芯片可实现大气压环境下敞开式离子源和微型气泵的双重功能。
- 李华郭超群蒋林秀蒋永荣朱健铭肖文香韦宛伶陈真诚
- 关键词：电晕放电离子源
- 阵列式多针—柱电极装置实现离子风的实验与分析
- 2014年
- 为了实现一定气体流速的离子风,设计了一种新型的阵列式三排3×3垂直放置的针—柱电极结构放电装置。在针—柱之间间距为3mm、排与排之间间距为8mm、镇流电阻12MΩ、放电电阻12MΩ、测试电阻1kΩ、大气压环境、室温、无外部通入气流时,阵列式针—柱电极实现了稳定的电晕放电,并通过示波器记录的放电波形、数码相机拍摄的发光图像以及放电伏安特性曲线进行了验证。同时,随着阵列式排数的增加,放电电流变大,离子风风速也随之增大。该针—柱结构易于用MEMS工艺加工制作,可应用于便携式分析仪器中。
- 刘钧誉李华曾德查
- 关键词：离子风阵列式电晕放电
- 针尖曲率对敞开式针-柱电极结构气体放电的影响被引量：7
- 2015年
- 针对目前气体放电装置需外接体积庞大的供气系统,且电极间距较大、应用范围受限这一问题,设计了一种新型的可在大气压环境下工作的小型针-柱放电电极结构.在镇流电阻阻值为12 MΩ,测试电阻为1 kΩ,放电电阻12 MΩ,紫铜圆柱直径4 mm,针-柱间距1.5 mm,室温,无外界通入气流的条件下,分别选取了针尖曲率半径为27μm、47μm和79μm的3种不锈钢针作为放电阴极进行气体放电实验.实验结果表明,针尖曲率半径越小,起始电晕放电所需电压越小,放电电流越大.针尖曲率半径27μm的不锈钢针能实现稳定的电晕放电和辉光放电,针尖曲率半径为47μm和79μm的不锈钢针则直接由电晕放电过渡到火花放电.采用小曲率的针尖实现大的放电电流和辉光放电,将在材料表面处理、化学分析仪器离子源等的应用中发挥更大的作用.
- 李华曾德查刘钧誉韦昌严刘春霞
- 关键词：电晕放电辉光放电
- 采用离子风实现敞开式离子源和微型气泵集成系统的设计与实验被引量：1
- 2015年
- 为了实现敞开式离子源和微型气泵的系统集成,设计了一种小型阵列式针-柱电极结构。采用0^-20000 V,最大输出电流5 m A的负直流高压电源提供负高压,实现针-柱间稳定的负电晕放电,产生离子风。对单排针-单柱、单排针-双柱、双排针-双柱三种不同的针-柱结构进行的放电实验表明双排针-双柱结构产生的风速最大。采用testo 405-V1风速计对4,6,8,10和12 mm五种不同的针-柱间距放电产生的离子风进行风速测量,表明针-柱10 mm间距时产生的风速最大,为2.11m/s。采用双排针-双柱、间距10 mm的针-柱电极结构进行了乙酸的进样和电离实验,p H试纸变红表明乙酸在离子风的驱动下实现了进样,放电电压-12000 V时法拉第杯检测到的电流值为-200 p A表明乙酸实现了电离。该离子源和微型气泵集成系统减少了外接庞大复杂的供气系统,产生的离子风流速以及电流强度值和稳定性满足高场非对称波形离子迁移谱仪等分析仪器的要求,有利于分析仪器的微型化。
- 李华李玉凯郭超群陈耀彬陈真诚
- 关键词：离子风供气系统
