高電壓電源裝置以及應(yīng)用了該電源裝置的質(zhì)量分析裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種高電壓電源裝置以及應(yīng)用了該電源裝置的質(zhì)量分析裝置。正電壓發(fā)生電路（2）的輸出端（P2）與負(fù)電壓發(fā)生電路（4）的輸出端（Q1）串聯(lián)連接，負(fù)電壓發(fā)生電路（4）的輸出端（Q2）通過電阻器（9）與地面連接。進(jìn)一步地，在正電壓發(fā)生電路（2）與負(fù)電壓發(fā)生電路（4）的輸出端（P1，P2，Q1，Q2）之間分別并聯(lián)連接了開關(guān)電路（62，65）以及電阻器（60，61，63，64）的串聯(lián)連接電路，通過從電阻器（60，61）的接觸點獲取的電壓信號來驅(qū)動開關(guān)電路（65）的開、關(guān)，通過從電阻器（63，64）的接觸點獲取的電壓信號來驅(qū)動開關(guān)電路（62）的開、關(guān)。由此，切換輸出電壓的極性時，通過電壓斷開側(cè)的極性的開關(guān)電路（62，65），該時間點蓄積的電荷被放電，所以電壓迅速地下降。結(jié)果是，能夠使電壓的極性切換比以往進(jìn)一步高速化。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】高電壓電源裝置以及應(yīng)用了該電源裝置的質(zhì)量分析裝置
本專利技術(shù)涉及一種可切換輸出電壓的正負(fù)極性的高電壓電源裝置以及應(yīng)用了該電源裝置的質(zhì)量分析裝置。
技術(shù)介紹
在質(zhì)量分析裝置中，為了以高靈敏度檢測出離子，經(jīng)常利用將轉(zhuǎn)換打拿極和二次電子倍增管組合了的離子檢測器。在這樣的檢測器中，為了選擇性的檢測出正離子和負(fù)離子，需要向轉(zhuǎn)換打拿極施加與作為分析對象的離子極性相反的高電壓(例如，±數(shù)[kV]～±10[kV]程度)。此外，在液相色譜法質(zhì)量分析裝置中，為了將液體樣品邊氣化邊離子化，應(yīng)用了例如采用電噴霧離子化法(ESI)的離子源，但在這樣的離子源中，需要向使液體樣品噴霧的噴嘴的尖端施加與作為分析對象的離子極性相同的高電壓(例如，±數(shù)[kV]程度)。在這些用途中，對應(yīng)作為分析對象的離子的極性，需要改變所施加的高電壓的極性，使用1個系統(tǒng)的輸出電壓的極性可以切換的高電壓電源裝置。在這樣的高電壓電源裝置中，為了切換極性不同的高電壓，以往，已知有應(yīng)用了高耐壓的舌簧繼電器(LeadRelay)的裝置(例如參照專利文獻(xiàn)1等)。在這種應(yīng)用了舌簧繼電器的結(jié)構(gòu)的高電壓電源裝置中，在切換輸出電壓的極性時，為了避免發(fā)生尖峰(Spike)狀的放電而破壞繼電器，需要采用如下步驟，即：首先，降低一方的極性的輸出電壓，在該輸出電壓足夠小的階段使繼電器工作而切換觸點，然后提升另一方的極性的輸出電壓。因此，極性的切換需要花費時間，比如在質(zhì)量分析裝置中將正離子和負(fù)離子的檢測每隔短時間交替切換進(jìn)行的情況下，會產(chǎn)生非檢測時間變長、對正確的分析造成阻礙的問題。對于這個問題，在專利文獻(xiàn)2中，公開了一種可以高速切換輸出電壓的極性的高電壓電源裝置。圖7是該高電壓電源裝置的主要部分的電路結(jié)構(gòu)圖，圖8是表示該高電壓電源裝置的極性切換時的電壓變化的波形圖。通過圖7、圖8簡單地說明該高電壓電源裝置的結(jié)構(gòu)以及動作。在高電壓電源裝置中，正電壓發(fā)生電路2包括：升壓用的變壓器T1；驅(qū)動電路3，其驅(qū)動變壓器T1的一次繞組；整流電路，其與變壓器T1的二次繞組連接，是包含4個電容C1～C4以及4個二極管D1～D4的考克饒夫特-瓦爾頓(CockroftWalton)電路。負(fù)電壓發(fā)生電路4除了考克饒夫特-瓦爾頓電路中的各二極管D5～D8的方向與正電壓發(fā)生電路2相反以外，基本的構(gòu)造與正電壓發(fā)生電路2相同。正電壓發(fā)生電路2輸出端P2與負(fù)電壓發(fā)生電路4的輸出端Q1連接，負(fù)電壓發(fā)生電路4的另一輸出端Q2通過電阻器9接地。在正電壓發(fā)生電路2的輸出端P1、P2之間并聯(lián)連接電阻器51，負(fù)電壓發(fā)生電路4的輸出端Q1、Q2之間并聯(lián)連接另一電阻器52，從正電壓發(fā)生電路2的輸出端P1輸出極性切換了的高電壓。在該高電壓輸出端與地面(Ground)之間，串聯(lián)連接電阻器7與電阻器8，從電阻器7、8的連接點向控制電路1反饋電壓信號。驅(qū)動電路3、5分別包括串聯(lián)連接在變壓器T1的一次繞組的直流電壓源以及開關(guān)元件，從該直流電壓源向一次繞組施加的電壓(或者供給的電流)通過開關(guān)元件通斷。驅(qū)動該開關(guān)元件的開/關(guān)的矩形波信號的脈沖寬度通過控制電路1控制，由此，供給變壓器T1的一次繞組的有效電量發(fā)生變化，伴隨著該變化，正電壓發(fā)生電路2以及負(fù)電壓發(fā)生電路4的輸出電壓也發(fā)生變化。在輸出正極性的高電壓+HV的時候，控制電路1只向正電壓發(fā)生電路2側(cè)的驅(qū)動電路3發(fā)送驅(qū)動控制信號，從而只使正電壓發(fā)生電路2工作，使負(fù)電壓發(fā)生電路4停止。此時，將與高電壓輸出端顯示的電壓+HV對應(yīng)的電壓值反饋給控制電路1，由此在控制電路1中將該電壓值與目標(biāo)值進(jìn)行比較并以該誤差變小的方式調(diào)整提供給驅(qū)動電路3的驅(qū)動控制信號，將輸出電壓+HV正確地設(shè)定為任意的目標(biāo)電壓。反之，在輸出負(fù)極性的高電壓的時候，控制電路1只向驅(qū)動電路5發(fā)送驅(qū)動控制信號，只使負(fù)電壓發(fā)生電路4工作，使正電壓發(fā)生電路2停止。在從正在輸出正極性的高電壓+HV的狀態(tài)過渡到將該極性切換為負(fù)的狀態(tài)時，控制電路1以使正電壓發(fā)生電路2的輸出從電壓+HV變?yōu)榱悖瑫r，使負(fù)電壓發(fā)生電路4的輸出從零變化并過沖然后收斂于電壓-HV的方式控制各驅(qū)動電路3、5(參照圖8(a)、(b))。如此，有意地使從零開始變化側(cè)的電壓過沖，從而補償歸零一方的電壓下降的遲緩，可以迅速地達(dá)到目標(biāo)的輸出電壓。由此能夠在短時間內(nèi)切換輸出電壓。近年，為了應(yīng)對質(zhì)量分析裝置的產(chǎn)量的進(jìn)一步提高和測量的高時間分辨能力化的要求，在高電壓電源裝置中要求輸出電壓的極性切換的進(jìn)一步高速化。在記載在上述的專利文獻(xiàn)2的高電壓電源裝置中要想將極性切換時間進(jìn)一步縮短，例如，在將電壓從正極性切換到負(fù)極性時，就需要進(jìn)一步加大負(fù)電壓的過沖，或者使正電壓的下降(+HV→零)加快。要想實現(xiàn)前者，就需要加大負(fù)電壓發(fā)生電路4的電壓發(fā)生能力，但有電路成本大幅上升，同時所需的用電量增加的缺點。另一方面，要想實現(xiàn)后者，就需要減小電阻器51的阻值，但是這樣做會有增加在電阻器51的電量損失的同時，不得不使用耐大電量的高價格的電阻器的缺點。此外，在上述高電壓電源裝置中，過沖了的電壓如果不充分穩(wěn)定(解除過沖)就不能進(jìn)行下一步的極性切換。原因是，如果過沖解除之前進(jìn)行下一步的極性切換，則由于過沖的高電壓的下降和相同變化方向的高電壓的變化(上升)被加法運算，所以反而在電壓的穩(wěn)定上花費時間。因此，通過加大過沖而使極性切換高速化，這原本就有原理性的界限。如圖9所示，作為完全不同方式的高電壓電源裝置，橋接了半導(dǎo)體開關(guān)的結(jié)構(gòu)也為公眾所知，在該高電壓電源裝置中，輸出正電壓+HV時閉合開關(guān)21、23，斷開開關(guān)22、24。另外，輸出負(fù)電壓-HV時閉合開關(guān)22、24，斷開開關(guān)21、23。為了耐高電壓化，各半導(dǎo)體開關(guān)21～24分別為串聯(lián)連接了多個FET(場效應(yīng)晶體管)的結(jié)構(gòu)，該各FET的柵極端子(GateTerminal)通過高絕緣性的脈沖變壓器等驅(qū)動。但是，在這樣的高電壓電源裝置中，需要多個脈沖變壓器，也需要分別驅(qū)動這些脈沖變壓器的驅(qū)動電路。另外，為了開關(guān)21、23的組與開關(guān)22、24的組不同時閉合，需要復(fù)雜的驅(qū)動控制。因此，避免不了成為相當(dāng)高價格的裝置。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1：美國專利第6002600號說明書(參照圖1C)專利文獻(xiàn)2：日本專利第4687716號公報
技術(shù)實現(xiàn)思路
即，在上述的以往的高電壓電源裝置中，用相對廉價的結(jié)構(gòu)(現(xiàn)實的，與專利文獻(xiàn)2記載的裝置相比沒有大幅度地提高成本)，難以使kV級的高電壓的極性切換比以往更高速化。本專利技術(shù)是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種能夠控制成本的同時，能夠高速進(jìn)行輸出電壓的極性切換的高電壓電源裝置，以及應(yīng)用了該電源裝置的質(zhì)量分析裝置。為了解決上述問題而完成的本專利技術(shù)的第1實施方式，提供了一種高電壓電源裝置，為了選擇性地輸出正負(fù)兩極性的高電壓，所述高電壓電源裝置包括：正電壓發(fā)生電路，其產(chǎn)生正的高電壓；負(fù)電壓發(fā)生電路，其產(chǎn)生負(fù)的高電壓；控制電路，其分別控制在所述正電壓發(fā)生電路以及所述負(fù)電壓發(fā)生電路產(chǎn)生的電壓，將所述正電壓發(fā)生電路的一對輸出端的一端與所述負(fù)電壓發(fā)生電路的一對輸出端的一端連接，從而將兩電壓發(fā)生電路串聯(lián)連接，將該串聯(lián)連接的兩端中的一端作為基準(zhǔn)側(cè)，從另一端獲取極性切換了的高電壓輸出，該高電壓電源裝置包括：a)第1阻抗可變電路部，其連接于所述正電壓發(fā)生電路的一對輸出本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種高電壓電源裝置，其特征在于，為了選擇性地輸出正負(fù)兩極性的高電壓，所述高電壓電源裝置包括：正電壓發(fā)生電路，其產(chǎn)生正的高電壓；負(fù)電壓發(fā)生電路，其產(chǎn)生負(fù)的高電壓；控制電路，其分別控制在所述正電壓發(fā)生電路以及所述負(fù)電壓發(fā)生電路產(chǎn)生的電壓，將所述正電壓發(fā)生電路的一對輸出端的一端與所述負(fù)電壓發(fā)生電路的一對輸出端的一端連接，從而將兩電壓發(fā)生電路串聯(lián)連接，將該串聯(lián)連接的兩端中的一端作為基準(zhǔn)側(cè)，從另一端獲取極性切換了的高電壓輸出，所述高電壓電源裝置包括：a)第1阻抗可變電路部，其連接于所述正電壓發(fā)生電路的一對輸出端之間；b)第2阻抗可變電路部，其連接于所述負(fù)電壓發(fā)生電路的一對輸出端之間；c)第1輸出驅(qū)動部，其以基于所述正電壓發(fā)生電路的一對輸出端顯示的電壓或者電流來使所述第2阻抗可變電路部的阻抗發(fā)生變化的方式進(jìn)行驅(qū)動；d)第2輸出驅(qū)動部，其以基于所述負(fù)電壓發(fā)生電路的一對輸出端顯示的電壓或者電流來使所述第1阻抗可變電路部的阻抗發(fā)生變化的方式進(jìn)行驅(qū)動。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】1.一種高電壓電源裝置，其特征在于，為了選擇性地輸出正負(fù)兩極性的高電壓，所述高電壓電源裝置包括：正電壓發(fā)生電路，其產(chǎn)生正的高電壓；負(fù)電壓發(fā)生電路，其產(chǎn)生負(fù)的高電壓；控制電路，其分別控制在所述正電壓發(fā)生電路以及所述負(fù)電壓發(fā)生電路產(chǎn)生的電壓，將所述正電壓發(fā)生電路的一對輸出端的一端與所述負(fù)電壓發(fā)生電路的一對輸出端的一端連接，從而將兩電壓發(fā)生電路串聯(lián)連接，將該串聯(lián)連接的兩端中的一端作為基準(zhǔn)側(cè)，從另一端獲取極性切換了的高電壓輸出，所述高電壓電源裝置包括：a)第1阻抗可變電路部，其連接于所述正電壓發(fā)生電路的一對輸出端之間；b)第2阻抗可變電路部，其連接于所述負(fù)電壓發(fā)生電路的一對輸出端之間；c)第1輸出驅(qū)動部，其以基于所述正電壓發(fā)生電路的一對輸出端顯示的電壓或者電流來使所述第2阻抗可變電路部的阻抗發(fā)生變化的方式進(jìn)行驅(qū)動；d)第2輸出驅(qū)動部，其以基于所述負(fù)電壓發(fā)生電路的一對輸出端顯示的電壓或者電流來使所述第1阻抗可變電路部的阻抗發(fā)生變化的方式進(jìn)行驅(qū)動。2.一種高電壓電源裝置，其特征在于，為了選擇性地輸出正負(fù)兩極性的高電壓，所述高電壓電源裝置包括：正電壓發(fā)生電路，其產(chǎn)生正的高電壓；負(fù)電壓發(fā)生電路，其產(chǎn)生負(fù)的高電壓；控制電路，其分別控制在所述正電壓發(fā)生電路以及所述負(fù)電壓發(fā)生電路產(chǎn)生的電壓，將所述正電壓發(fā)生電路的一對輸出端的一端與所述負(fù)電壓發(fā)生電路的一對輸出端的一端連接，從而將兩電壓發(fā)生電路串聯(lián)連接，將該串聯(lián)連接的兩端中的一端作為基準(zhǔn)側(cè)，從另一端獲取極性切換了的高電壓輸出，所述高電壓電源裝置包括：a)第1電流源，其配...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：水谷司朗，
申請(專利權(quán))人：株式會社島津制作所，
類型：發(fā)明
國別省市：日本;JP