基于铁电阴极材料离子源的结构设计

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很多专家认为质谱仪的核心部件离子源需要拥有 自主的知识产权和明显的创新性，才能使我国在此领域占有-席之地。离子源被誉为质谱仪的心脏，其作用有两个方面：将被分析的样品电离成正离子或负离子；通过引出、加速和聚焦把样品离子传输到质量分析器。离子源的类型不同，适用的样品也不-样。

笔者选择离子源的类型是电子电离源(EI源)，基于其可以分析所有的气体、并且离子流稳定度高、便于调节离子能量、离子能散小等优点。

铁电阴极电子发射是要有在外界激励作用下，例如：力、热、光、电等，铁电材料表面产生的电子发射。

1960年，Albea Savage和 Robea C.Miler最初提出了铁电体电子发射的概念，他们在单晶材料 BaTiO极化反转实验中发现了电子的产生 J。然后在 1974年，B.Rosenblum和B.Braunlich等人在 LiNbO 热释电实验中发现电子发射现象，同时测得几千伏的发射电子能量 J。尽管获得的发射电流微弱，但是世界上已经初步认可了关于铁电体的电子发射能力。-直到 1989年，欧洲核子研究中心(CERN)的H.Gun。

del和 H.Riege等人在脉冲电场下将阴极用 PLZT材料，测得了强流电子束大于 100 A/cm ，同时理论上预言铁电阴极电子发射电流密度可达 10 A/cm 。

我国对铁电阴极材料的电子发射研究发展比较快。笔者采用的是西安交大冯玉军等人制备了La改性 Pb(Zr，Sn，Ti)0 获 得 了 PbLa(Zr，Sn，Ti)O(PLZST)的铁电陶瓷材料 J。该陶瓷样品是厚度为0.5 mm、直径为 18 mm的圆片。陶瓷的背电极涂成直径为 14 mm的圆形满电极、陶瓷前电极涂成直径为 12 mm的等间距条形电极，样品的有效发射面积为0.47 mm 。如图 1铁电阴极样品实物拍摄所示。

口国Rear e l eotrode Front e I ectrode(a)鹜电极 (b) 前电极收稿 日期 ：2013-02-27作者简介：金克强(1986-)，男 ，浙江瑞安人，硕士，研究方向：环境控制和生命保障。

图 1 铁电阴极样品实物拍摄· l05·· 机械研究与应用 ·2013年第2期(第26卷，总第124期) 设计与制造送。s7-200PLC采用 自由口与车库人机交互系统进行数据交换 J，通信协议如下：微控制器为上位机，PLC为下位机，双方的波特率为 9 600bit/s无校验位，8位数据位，-位停止位，收发数据采用中断方式。

通讯串口初始化程序如下：void InitCom(void)SCON00x50； //串口方式 1，允许接收TMOD0x20；//定时器 1定时方式 2TH1 OxFA；TL10xFA；//波特率为4 800 kpb/sPCON0x80；//波特率加倍控制RI0；TI0；//清收发标志TR11；//启动定时器帧头为固定字符OX4B，表示单片机与 PLC开始传送数据，为通信数据流的第-个字符；Keyword为关键字，0X07表示存车，0X08表示取车，0X09表示复位；车位号表示车位地址；帧尾为固定字符 0X4A，表示单片机与 PLC传送 数据结束；CRC：异或校验 ]。

5 系统调试与结果分析垂直升降式立体车库人机交互系统 目前已完成初步设计，经单机调试和联机后，运行状况 良好。调试方法如下：①人机交互系统单机调试 ：利用串口调试工具读取 COM1口的数据，同时模拟下位机与人机交互通信进行测试。实验表明，可实现系统功能要(上接第 107页)本研究是为铁电阴极材料离子源对样品气体分子电离效率实验作前提和铺垫，并且后续工作已取得实质性进展，相信不久的将来铁电阴极材料离子源能够在质谱仪等分析仪器上会有更广阔的应用前景。