常压介质阻挡放电电离源的研制及其在小型化质谱仪上的应用的开题报告.docx

常压介质阻挡放电电离源的研制及其在小型化质谱仪上的应用的开题报告
一、选题背景
放电电离源作为一种常用的质谱仪离子源，广泛应用于化学、生物学、材料科学等领域的分析研究。传统的放电电离源通常采用高压介质来进行电离，部分质谱仪离子源的高压需要达到数千伏，这不仅造成危险，而且也增大了设备复杂度、体积以及功耗等方面的问题。因此，降低离子源高压需求，不仅可以降低设备的安全隐患，同时也可以减小设备的体积和功耗，实现小型化质谱仪等应用。
二、研究内容
本研究拟研制一种常压介质阻挡放电电离源，试图解决高压离子源的问题。该电离源采用常压（1atm和几百伏）、气体介质（如氦气）和极地化材料制成电极（如铜）进行电离。该电离源可以使用低电压、低能量的放电方式进行电离，从而避免了高压导致的问题。
研究的任务包括：
1.设计、制作常压介质阻挡放电电离源的实验装置
2.调试实验装置，验证其电离效果
3.测试电离源输出的离子信号质量和数量
4.基于该电离源，研究并开发小型化质谱仪的关键技术
5.优化电离源参数，提高离子输出效率和质量
三、研究意义
本研究拟研制的常压介质阻挡放电电离源具有以下意义：
1.降低设备的功耗和大小
2.降低设备的安全风险
3.探索使用低能量、低电压方式进行电离的可行性
4.对小型化质谱仪等领域应用提供一种新的电离源选择
四、研究方法
采用以下方法进行研究：
1.研究电离源的结构设计和薄膜附着机理
2.建立电离源的数值模型以及仿真计算电离过程
3.结合理论计算和实验验证，优化电离源结构和工艺
4.基于研制的电离源，开发小型化质谱仪的关键技术
五、研究计划
1.第一年
完成电离源的结构设计，制作实验装置并进行初步实验验证。开展实物测试，研究气体介质和电极化材料的选择，探索常压下电离的机理。
2.第二年
根据实验结果，改进电离源结构和电极制备工艺，开展一系列定量实验来验证电离源的性能，并测试离子输出的信号质量和数量。并针对测试结果进行优化调整。
3.第三年
开展小型化质谱仪关键技术的研发。包括离子传输、离子束焦、探测及数据分析等技术的开发，搭建小型化质谱仪原型系统，展开系统性能测试并前期应用展示。
六、预期成果
本研究的预期成果是开发出一种常压介质阻挡放电电离源，解决高压离子源的问题。该电离源在实验中稳定运行，输出数量可达数万。通过尝试不同的气体介质和电极材料，优化电离源性能。基于开发的电离源，实现小型化质谱仪的关键技术研发，制作原型，并展示其性能，促进质谱仪相关技术的发展。