本發(fā)明屬于真空閥門技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及應(yīng)用于隔離束源室與質(zhì)譜的超高真空超薄插板閥。

背景技術(shù)：

質(zhì)譜儀是鑒定分子結(jié)構(gòu)的重要手段。質(zhì)譜儀一般由進(jìn)樣裝置、離子源、離子傳輸系統(tǒng)、質(zhì)量分析器和真空系統(tǒng)等部分組成，其基本原理是使試樣中各組分在離子源中發(fā)生電離，生成不同荷質(zhì)比的帶電荷離子，經(jīng)離子傳輸系統(tǒng)加速電場的作用，形成離子束，最終進(jìn)入質(zhì)量分析器被記錄檢測。

超聲分子束是氣體由高壓區(qū)經(jīng)小孔進(jìn)入低壓區(qū)，通過絕熱膨脹形成的定向運動的“孤立”原子、分子集合，是研究原子分子物理、激光化學(xué)、等離子體物理、微觀化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、空間物理、天體物理等領(lǐng)域的重要手段。

超聲分子束和質(zhì)譜聯(lián)用是上世紀(jì)中后期發(fā)展起來的一種實驗技術(shù)。由于分子束取樣可以“冷凍”氣相化學(xué)反應(yīng)中的較活潑自由基和其他中間體，而質(zhì)譜可以對這些產(chǎn)物進(jìn)行快速定性，因此超聲分子束質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)近年來在反應(yīng)動力學(xué)、燃燒診斷、熱解、低溫氧化反應(yīng)研究中獲得了廣泛的應(yīng)用。

超聲分子束質(zhì)譜聯(lián)用裝置一般按照真空梯度由束源室、電離室、質(zhì)量儀等構(gòu)成，彼此之間由中間有小孔的錐形取樣漏勺連接。束源室壓力可從數(shù)個大氣壓到數(shù)十torr不等，電離室壓力一般維持在10^-2～10^-3pa，、質(zhì)譜儀的真空度則維持在10^-4～10^-6pa左右。

在實際工作中，常常需要根據(jù)實驗需求反復(fù)拆裝束源室，從而使實驗裝置整體暴露大氣。待儀器安裝完畢重新抽氣，往往需數(shù)小時才能恢復(fù)之前的超高真空狀態(tài)，嚴(yán)重影響工作效率。此外，電離室內(nèi)部的離子傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，極易受實驗條件變化的干擾；質(zhì)譜儀內(nèi)部的質(zhì)量分析器若長時間暴露在空氣中，使用壽命也會大大降低。

為了解決更換束源室又不破壞其他腔室真空的問題，可以在束源室和電離室之間安裝真空插板閥。但是，傳統(tǒng)的真空插板閥存在幾點不足，一是閥體較厚，大大增加了取樣漏勺與電離區(qū)的距離，導(dǎo)致形成的超聲分子束到達(dá)電離區(qū)時中心分子數(shù)密度急劇下降，從而降低了儀器靈敏度；二是傳統(tǒng)真空插板閥沒有設(shè)置閥體運行軌道，運行穩(wěn)定性及精度較差；三是傳統(tǒng)真空插板閥一般應(yīng)用于潔凈的超高真空環(huán)境，密封時，閥體帶著密封圈向法蘭垂直運動直至貼緊密封，如密封圈上有顆粒將大大降低密封效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了實現(xiàn)在實驗中更換樣品時無須破壞質(zhì)譜儀真空，同時達(dá)到不降低取樣效率、運行穩(wěn)定性較好、不受顆粒污染影響的目的，本發(fā)明提供一種用于分子束質(zhì)譜裝置的超高真空超薄插板閥。

一種用于隔離束源室與質(zhì)譜的超高真空超薄插板閥的整體厚度小于8mm，具體結(jié)構(gòu)說明如下：

包括閥安裝件21、閥體機(jī)構(gòu)22和直線導(dǎo)入器23；

所述閥安裝件21為板狀，中部開設(shè)有通孔214，周邊均布法蘭孔，閥安裝件21的一側(cè)面設(shè)有一對導(dǎo)軌212，一對導(dǎo)軌212對稱位于通孔214的兩側(cè)；

所述閥體機(jī)構(gòu)22包括活動鉸鏈221、導(dǎo)向連接件222和閥板223，所述閥板223的中部開設(shè)有閥孔2234，閥板223的上端通過活動鉸鏈221連接著直線導(dǎo)入器23的伸縮桿233；閥板223通過導(dǎo)向連接件222與一對導(dǎo)軌212中上的導(dǎo)向槽2120的配合設(shè)于閥安裝件21上；

所述直線導(dǎo)入器23位于閥安裝件21外側(cè)的上部；閥板223的上下移動由直線導(dǎo)入器23通過活動鉸鏈221驅(qū)動；

工作時，所述閥體機(jī)構(gòu)22在直線導(dǎo)入器23的作用下，沿一對導(dǎo)軌212實現(xiàn)上下移動；當(dāng)閥體機(jī)構(gòu)22中的導(dǎo)向連接件222上移至導(dǎo)向槽2120中的上止點2121，使閥孔2234和通孔214重合貫通時，所述超高真空超薄插板閥為打開狀態(tài)；當(dāng)閥體機(jī)構(gòu)22中的導(dǎo)向連接件222下移至導(dǎo)向槽2120中的下止點2125，使閥孔2234和通孔214完全不貫通時，所述超高真空超薄插板閥為關(guān)閉狀態(tài)。

進(jìn)一步限定的技術(shù)方案如下：

與閥板223上的閥孔2234對應(yīng)的所述閥安裝件21上的通孔214的軸向一側(cè)圓周上開設(shè)有密封槽213，密封槽213內(nèi)設(shè)有密封圈215，密封時，密封圈215的軸向的外側(cè)端面與閥板223的板面接觸。

所述密封槽為燕尾槽，所述密封圈為o型密封圈。

所述閥板223的厚度小于5mm。

所述一對導(dǎo)軌212結(jié)構(gòu)相同，相對應(yīng)的內(nèi)側(cè)面上沿長度方向開設(shè)有兩段結(jié)構(gòu)相同、長度相等的導(dǎo)向槽2120，所述導(dǎo)向槽2120包括上止點2121、上直槽2122和下止點2125，上直槽2122和下止點2125之間由斜槽2123和下直槽2124光滑過渡連接；與導(dǎo)軌212上的導(dǎo)向槽2120配合，閥板223的兩側(cè)分別設(shè)有兩個導(dǎo)向連接件222；導(dǎo)向連接件222一端安裝在閥板223兩側(cè)的連接件安裝孔2235中，另一端配合安裝于導(dǎo)向槽2120內(nèi)。

導(dǎo)向連接件222包括配合的固定軸2222和軸套2221；閥板223的運動路徑由固定軸2222和軸套2221在導(dǎo)向槽2120中的運動路徑確定。

所述活動鉸鏈221由短桿2211和長桿2213通過兩只連接臂2212連接組成，且短桿2211和長桿2213平行；所述短桿2211的中部連接著直線導(dǎo)入器23的伸縮桿233，所述長桿2213的兩端分別連接著閥板223。

所述閥板223的上端中部開設(shè)有向下凹的u形安裝槽，u形安裝槽的兩側(cè)分別開設(shè)有安裝通孔，所述長桿2213的兩端配合設(shè)于安裝通孔2231內(nèi)，安裝通孔2231的外端為螺紋孔2232，螺紋孔2232內(nèi)設(shè)有外螺紋堵頭。

閥安裝件21的上部設(shè)有安裝法蘭211，直線導(dǎo)入器23中的伸縮桿233插設(shè)于安裝法蘭211內(nèi)，直線導(dǎo)入器23通過導(dǎo)入器法蘭232與安裝法蘭211的配合連接，設(shè)于閥安裝件21外側(cè)。

所述閥板223上設(shè)有一個以上的放氣孔2233。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面：

1.采用閥板223與o型密封圈215分離的設(shè)計，使閥板223厚度減薄。體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上，即o型密封圈215安裝在閥安裝法蘭21上的燕尾密封槽213中，閥板223的厚度小于5mm，只需滿足承壓不變形即可。所述閥安裝法蘭21是電離腔1與束源室4間的隔離法蘭，設(shè)置有通孔214，通孔周圍設(shè)置有燕尾密封槽213，放置o型密封圈215。

2.采用軌道設(shè)計，使閥板223嚴(yán)格按照軌道運動，提高閥板223穩(wěn)定性。體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上，即在閥板223兩側(cè)安裝導(dǎo)向連接件222，包括固定軸2222和軸套2221，固定軸2222外設(shè)置軸套2221，減少摩擦；在閥安裝法蘭21上安裝導(dǎo)軌212，導(dǎo)軌212上設(shè)置導(dǎo)向槽2120，閥板223兩側(cè)的導(dǎo)向連接件222置于導(dǎo)向槽2120內(nèi)，按照導(dǎo)向槽2120路徑移動。

3.采用密封圈滑動摩擦方式去除表面顆粒污染物的設(shè)計，使密封圈不受顆粒污染影響。體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上，即導(dǎo)向槽2120由上止點2121、上直槽2122、斜槽2123、下直槽2124和下止點2125構(gòu)成，斜槽2123用于連接上直槽2122和下直槽2124。閥板223側(cè)面的導(dǎo)向連接件222在上直槽2122中向下運動到末端時，進(jìn)入斜槽2123；繼續(xù)運動則閥板223開始接觸并壓緊o型密封圈215，至斜槽2123末端時，閥板223完全壓緊o型密封圈215；繼續(xù)運動，進(jìn)入下直槽2124，此時閥板223相對o型密封圈215作垂直向下的摩擦運動，這種滑動摩擦的方式能夠有效去除o型密封圈215上附著的細(xì)小顆粒污染物。

4.采用防回彈鎖止設(shè)計，使閥板223固定牢靠。體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上，即在導(dǎo)軌212上的斜槽2123后設(shè)置一段下直槽2124。閥板223側(cè)面的導(dǎo)向連接件222運動至斜槽2123末端時，閥板223已完全壓緊o型密封圈215，但由于密封圈彈力的作用可能使閥板223側(cè)面的導(dǎo)向連接件222沿斜槽2123回退，導(dǎo)致閥板223回退密封失效。通過設(shè)置一段下直槽2124，導(dǎo)向連接件222運動至斜槽2123末端時繼續(xù)運動進(jìn)入下直槽2124，下直槽2124運動方向與密封圈彈力方向垂直，避免閥板223回退密封失效。

5.設(shè)置活動鉸鏈221和直線導(dǎo)入器23，用于牽引閥板223上下移動。體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上，即活動鉸鏈221用于連接直線導(dǎo)入器23的伸縮桿233和閥板223，直線導(dǎo)入器23通過活動鉸鏈221牽引閥板223上下移動；所述活動鉸鏈221包括短桿2211，連接臂2212以及長桿2213，長桿2213和短桿2211分別穿過閥板223和直線導(dǎo)入器23，再和連接臂2212相連，這樣可以使直線導(dǎo)入器23牽引閥板223按照導(dǎo)向槽2120軌跡運行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明使用狀態(tài)圖。

圖2為插板閥打開狀態(tài)示意圖。

圖3為插板閥打開和關(guān)閉之間狀態(tài)示意圖。

圖4為插板閥關(guān)閉狀態(tài)示意圖。

圖5為插板閥安裝法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為閥體中軌道固定條結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為閥體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為直線導(dǎo)入器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為活動鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為固定軸及軸套結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為閥板結(jié)構(gòu)示意圖。

上圖中序號：電離腔1、超薄插板閥2、束源室安裝法蘭3、束源室4、質(zhì)譜儀5；閥安裝件21、閥體機(jī)構(gòu)22、直線導(dǎo)入器23、安裝法蘭211、導(dǎo)軌212、燕尾密封槽213、通孔214、o型密封圈215；導(dǎo)向槽2120、上止點2121、上直槽2122、斜槽2123、下直槽2124和下止點2125；活動鉸鏈221、導(dǎo)向連接件222、閥板223；手動旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器231、導(dǎo)入器法蘭232、伸縮桿233；短桿2211、連接臂2212、長桿2213；軸套2221、固定軸2222；安裝通孔2231、螺紋孔2232、放氣孔2233、閥孔2234、連接件安裝孔2235。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。

實施例

一種用于隔離束源室與質(zhì)譜的超高真空超薄插板閥整體厚度小于8mm。

參見圖1，一個原位在線質(zhì)譜分析系統(tǒng)包括束源室4、束源室安裝法蘭3、電離室1和質(zhì)譜儀5，超高真空超薄插板閥2安裝于束源室安裝法蘭3和電離室1之間，用于快速隔離束源室4和電離室1。

超高真空超薄插板閥的結(jié)構(gòu)說明如下：

參見圖2，超高真空超薄插板閥包括閥安裝件21、閥體機(jī)構(gòu)22和直線導(dǎo)入器23；

參見圖5，閥安裝件21為板狀，中部開設(shè)有通孔214，周邊均布法蘭孔。閥安裝法蘭21的一側(cè)面設(shè)有一對導(dǎo)軌212，一對導(dǎo)軌212對稱位于通孔214的兩側(cè)。一對導(dǎo)軌212結(jié)構(gòu)相同，相對應(yīng)的內(nèi)側(cè)面上沿長度方向開設(shè)有兩段結(jié)構(gòu)相同、長度相等的導(dǎo)向槽2120；參見圖6，導(dǎo)向槽2120包括上止點2121、上直槽2122和下止點2125，上直槽2122和下止點2125之間由斜槽2123和下直槽2124光滑過渡連接。

參見圖5，與閥板223對應(yīng)的通孔214的軸向一側(cè)圓周上開設(shè)有密封槽213，密封槽213為燕尾槽，密封槽213內(nèi)安裝有o型的密封圈215，密封時，密封圈215的軸向的外側(cè)端面與閥板223的板面接觸。

參見圖7和圖11，閥體機(jī)構(gòu)22包括活動鉸鏈221、導(dǎo)向連接件222和閥板223，閥板223的厚度小于5mm，閥板223的中部開設(shè)有閥孔2234。閥板223通過導(dǎo)向4個導(dǎo)向連接件222與一對導(dǎo)軌212中導(dǎo)向槽2120的配合位安裝于閥安裝件21上；導(dǎo)向連接件222一端安裝在閥板223兩側(cè)的連接件安裝孔2235中，另一端配合安裝于導(dǎo)軌212上的導(dǎo)向槽2120內(nèi)。參見圖10，導(dǎo)向連接件222包括配合的固定軸2222和軸套2221。參見圖11，閥板223上開設(shè)有四個放氣孔2233，用于釋放連接件安裝孔2235內(nèi)死空間的氣體。

參見圖2、圖5和圖8，閥安裝件21的上部設(shè)有安裝法蘭211，直線導(dǎo)入器23中的伸縮桿233插設(shè)于安裝法蘭211內(nèi)，直線導(dǎo)入器23通過導(dǎo)入器法蘭232與安裝法蘭211的配合連接，安裝于閥安裝件21外側(cè)。

參見圖7，閥板223的上端通過活動鉸鏈221連接著直線導(dǎo)入器23的伸縮桿233。參見圖9，活動鉸鏈221由短桿2211和長桿2213通過兩只連接臂2212連接組成，且短桿2211和長桿2213平行，短桿2211的中部連接著直線導(dǎo)入器23的伸縮桿233。閥板223的上端中部開設(shè)有向下凹的u形安裝槽，u形安裝槽的兩側(cè)分別開設(shè)有安裝通孔，長桿2213的兩端分別配合安裝于對應(yīng)的通孔2231內(nèi)，安裝通孔2231的外端為螺紋孔2232，螺紋孔2232內(nèi)設(shè)有帶孔外螺紋堵頭，用于限定長桿2213位置。

本發(fā)明的工作原理說明如下：

參見圖1，束源室4、束源室安裝法蘭3、超薄插板閥2、電離腔1和質(zhì)譜儀5依次安裝成整體。

參見圖2，初始狀態(tài)時，閥體機(jī)構(gòu)22完全提升，閥孔2234和通孔214重合貫通，束源室4與電離腔1連通。

閥板223側(cè)面的導(dǎo)向連接件222在上直槽2122中向下運動到末端時，進(jìn)入斜槽2123；繼續(xù)運動則閥板223開始接觸并壓緊o型密封圈215，至斜槽2123末端時，閥板223完全壓緊o型密封圈215；繼續(xù)運動，進(jìn)入下直槽2124，此時閥板223相對o型密封圈215作垂直向下的摩擦運動，這種滑動摩擦的方式能夠有效去除o型密封圈215上附著的細(xì)小顆粒污染物；

參見圖3，需要關(guān)閉閥門時，順時針旋轉(zhuǎn)直線導(dǎo)入器23的手動旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器231，此時，直線導(dǎo)入器23的伸縮桿233將向下移動，閥板223在直線導(dǎo)入器23的帶動下，通過與閥板223相連的導(dǎo)向連接件222在導(dǎo)向槽2120內(nèi)由上止點2121經(jīng)過上直槽2122向下移動至斜槽2123的轉(zhuǎn)折點，此時閥板223與密封圈215未接觸；閥板223將在斜槽2123的導(dǎo)引下，朝著斜下方運動，向閥安裝件21靠近，閥板223開始接觸并壓緊o型密封圈215。當(dāng)閥板移223至下直槽2124下端的轉(zhuǎn)折點時，閥板223將密封圈215壓緊。

參見圖4，繼續(xù)順時針旋轉(zhuǎn)直線導(dǎo)入器23的手動旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器231，閥板223相連的導(dǎo)向連接件222進(jìn)入下直槽2124，此時閥板223相對o型密封圈215作垂直向下的摩擦運動，這種滑動摩擦的方式能夠有效去除o型密封圈215上附著的細(xì)小顆粒污染物。當(dāng)導(dǎo)向連接件222下行至下止點2125時，閥板223受到密封圈215軸向的彈力，彈力方向與下直槽2124垂直，保證了閥板223有效鎖止。此時閥孔2234和通孔214完全不貫通，超薄插板閥2完全關(guān)閉。

需要打開閥門時，逆時針旋轉(zhuǎn)直線導(dǎo)入器23的手動旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器231，與關(guān)閉閥門順序相反，此時直線導(dǎo)入器23將牽引閥板223沿著一對導(dǎo)軌212向上移動，當(dāng)通孔214和閥孔2234完全重合時，超薄插板閥2完全打開，回歸圖2所示狀態(tài)。