无损离子操纵结构(structures for lossless ion manipulations,SLIM)是一种在特殊背景气体下,利用静电场、射频电场、离子驱动电场共同作用实现对气相离子无损传输的新结构,在物质传输和分离方面有着广阔的应用前景。为了充分发挥SLIM...无损离子操纵结构(structures for lossless ion manipulations,SLIM)是一种在特殊背景气体下,利用静电场、射频电场、离子驱动电场共同作用实现对气相离子无损传输的新结构,在物质传输和分离方面有着广阔的应用前景。为了充分发挥SLIM在体积和成本上的优势,本研究研制了一款体积小、结构紧凑、成本经济的高频高压双极性射频(radio frequency,RF)电源。该电源使用隔离模块实现控制电路与功率电路的电气隔离,并采用以GaN金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)为核心的半桥电路作为输出级。针对SLIM的容性负载特性,利用电阻-电感-电容(RLC)电路的滤波特性,实现双极性正弦脉冲电压的输出。经测试,该电源可输出频率1 MHz、峰-峰值420 V(±210 V)的双极性正弦射频高压信号。在实验室自建的基于行波(traveling wave,TW)的无损离子操纵结构(TW-SLIM)迁移谱实验平台上,以甲基膦酸二甲酯(DMMP)为样本,深入探究了射频电源幅值及频率对小分子离子传输效率的影响。结果表明,射频电源幅值及频率均会对TW-SLIM结构的离子传输效率产生影响,并存在1个最优值范围,这与COMSOL的仿真结果相吻合。该射频电源能够有效支持TW-SLIM平台的稳定运行,对推动基于SLIM的小分子迁移谱技术的小型化和便携化研发具有重要价值。展开更多
在桥式射频电源中接入3次谐波谐振电路,用于改善MOSFET的快速开关状态。通过在桥式逆变器的交流端连接3次谐波谐振电路,将3次类正弦波电流叠加于正弦负载电流上,从而实现对MOSFET输出电容的快速充电或放电,使MOSFET适用于更高的工作频...在桥式射频电源中接入3次谐波谐振电路,用于改善MOSFET的快速开关状态。通过在桥式逆变器的交流端连接3次谐波谐振电路,将3次类正弦波电流叠加于正弦负载电流上,从而实现对MOSFET输出电容的快速充电或放电,使MOSFET适用于更高的工作频率。对2 MHz/2 k W射频电源进行仿真分析,其结果表明:接入3次谐波谐振电路不仅减少了MOSFET的换向时间,而且降低了MOSFET的开关损耗;同时,死区和3次谐波谐振电路品质因数对电路的影响分析,验证了3次谐波谐振电路的可行性和有效性。展开更多
文摘无损离子操纵结构(structures for lossless ion manipulations,SLIM)是一种在特殊背景气体下,利用静电场、射频电场、离子驱动电场共同作用实现对气相离子无损传输的新结构,在物质传输和分离方面有着广阔的应用前景。为了充分发挥SLIM在体积和成本上的优势,本研究研制了一款体积小、结构紧凑、成本经济的高频高压双极性射频(radio frequency,RF)电源。该电源使用隔离模块实现控制电路与功率电路的电气隔离,并采用以GaN金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)为核心的半桥电路作为输出级。针对SLIM的容性负载特性,利用电阻-电感-电容(RLC)电路的滤波特性,实现双极性正弦脉冲电压的输出。经测试,该电源可输出频率1 MHz、峰-峰值420 V(±210 V)的双极性正弦射频高压信号。在实验室自建的基于行波(traveling wave,TW)的无损离子操纵结构(TW-SLIM)迁移谱实验平台上,以甲基膦酸二甲酯(DMMP)为样本,深入探究了射频电源幅值及频率对小分子离子传输效率的影响。结果表明,射频电源幅值及频率均会对TW-SLIM结构的离子传输效率产生影响,并存在1个最优值范围,这与COMSOL的仿真结果相吻合。该射频电源能够有效支持TW-SLIM平台的稳定运行,对推动基于SLIM的小分子迁移谱技术的小型化和便携化研发具有重要价值。
文摘在桥式射频电源中接入3次谐波谐振电路,用于改善MOSFET的快速开关状态。通过在桥式逆变器的交流端连接3次谐波谐振电路,将3次类正弦波电流叠加于正弦负载电流上,从而实现对MOSFET输出电容的快速充电或放电,使MOSFET适用于更高的工作频率。对2 MHz/2 k W射频电源进行仿真分析,其结果表明:接入3次谐波谐振电路不仅减少了MOSFET的换向时间,而且降低了MOSFET的开关损耗;同时,死区和3次谐波谐振电路品质因数对电路的影响分析,验证了3次谐波谐振电路的可行性和有效性。
