[发明专利]一种BN离子门及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及分析仪器领域，尤其涉及一种BN离子门及其制作方法。

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或者平行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等手段制作，但这些方法制作出的BN离子门存在径向电场不均匀、不稳定的问题，严重影响BN离子门的性能。

发明内容

一般情况下，BN离子门所采用的绝缘基板的杨氏模量远小于金属丝的杨氏模量，根据杨氏模量E的计算公式E＝(F/S)/(△L/L)，其中F/S为线应力，△L/L为线应变，在同样的受力情况(即同样的线应力)下，形变量与杨氏模量成反比，绝缘基板与金属丝的形变量不一致。在传统的绕制方法制作BN离子门的方法中，由于每次施加同样的预紧力去将金属丝绕制到绝缘基板上，又因每绕制完成一根金属丝段时绝缘基板受该根金属丝段压缩产生的形变量大于该金属丝段因内部张紧力而产生的形变量，随着绕制过程中绝缘基板逐渐被压缩，各金属丝段内部的张紧力出现不一致、不均匀，先绕制好的金属丝段内部张紧力逐渐减小甚至消失而松弛，导致相邻两金属丝段的间距不一致，造成离子门径向电场不均匀、不稳定，最终影响仪器的性能。

本发明的主要目的在于提供一种BN离子门及其制作方法，以解决上述BN离子门径向电场不均匀和不稳定的技术问题。

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、提供绝缘基板和金属丝；

S2、提供渐变预紧力作用于所述金属丝，以使所述金属丝绕制在所述绝缘基板上，以在所述绝缘基板的同一面形成相互平行且等间距排列的多根金属丝段，并且多根所述金属丝段形成交替排列且相互绝缘的第一金属丝组和第二金属丝组，且各所述金属丝段具有相同的内部张紧力；

其中，各所述金属丝段需要不同的所述预紧力，所述预紧力由第一根金属丝段至最后一根金属丝段逐渐变小，使得第i根金属丝段受其对应的预紧力而伸长后的长度等于所述绝缘基板受已完成绕制的i-1根金属丝段压迫后的长度，且已完成绕制的金属丝段受所述张紧力而伸长后的长度等于所述绝缘基板受所述已完成绕制的金属丝段压迫后的长度，其中i为正整数。

在上述技术方案中，提供逐渐变小的预紧力作用于金属丝以进行绕制，并且第i根金属丝段受其对应的预紧力而伸长后的长度等于所述绝缘基板受前面已完成绕制的i-1根金属丝段压迫后的长度，因此，虽每绕制完成一根金属丝段，绝缘基板的长度会有所减小，但却能够保证每根即将绕制上去的金属丝段受其对应的预紧力拉长后的长度刚好够绕制在所述绝缘基板上，而绕制上去后(即完成绕制)的每根金属丝段受其内部张紧力伸长后的长度等于绝缘基板受该些已完成绕制的金属丝段压迫后的长度，即已完成绕制的各金属丝段具有相同的张紧力和形变量，由于各金属丝段的原始长度都相等，因此，每根已绕制上去的金属丝段具有相同的内部张紧力，能够保证各金属丝段始终等间距排列。

优选地，所述步骤S2中，绕制第i根所述金属丝段时所需的所述预紧力Fi由下式得出：