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微型FAIMS生化传感器的设计与制作被引量：3: 2010年; 根据高场非对称波形离子迁移谱(high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry,FAIMS)原理,设计了一种微型生化传感器.采用真空紫外灯离子源在大气压环境下对样品进行电离,紫外灯发射的光子能量为10.6 eV,波长116.5 nm.迁移区由上下两块紫铜金属平板电极构成,尺寸为10 mm×10 mm×1 mm.完成了高场非对称方波电源的设计,所输出的射频电压最大值为1 180 V,最小值为-480 V,频率189 kHz,占空比30%.以丙酮为实验样品,通过高场非对称波形离子迁移谱-质谱联用技术进行传感器的性能验证实验,实验结果表明所设计的基于FAIMS原理的生化传感器可以实现离子分离和过滤功能.基于SIMION软件对FAIMS生化传感器进行仿真分析,仿真与实验结果相符.最后利用硅片双面感应耦合等离子体(inductively coupled plasma,ICP)刻蚀和硅-玻璃键合工艺,加工出基于微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)技术的微型FAIMS传感器芯片.采用频率2 MHz、最大电压364 V、占空比30%的高场非对称方波电压进行FAIMS芯片实验.载气流速80 L/h,补偿电压从-10 V～3 V以0.1 V的步长扫描,得到了丙酮的FAIMS谱图,验证了芯片的性能.; 李华唐飞王晓浩林镇翔张亮; 关键词：FAIMS 生化传感器 SIMION

离子迁移谱电信号前置放大电路的设计与仿真: 2009年; 离子迁移谱产生的电流信号幅度为pA级,往往淹没在强噪声中难以用常规的仪器测量出来,为了检测如此微弱的电流信号,前置级放大电路是最关键的环节,其设计优劣直接关系到信号数据采集系统的精度。本文采用锁定放大技术的原理,根据OPA128芯片的特点,提出了信号检测的方法和前置放大电路的设计。经过Multisim10软件仿真,该电路检测pA级微电流,误差不超过4.4%,在测量范围内有较好的线性度,满足检测离子迁移谱微电流的要求。该电路也对低频微弱电信号以及直流信号的放大都具有一定的参考价值。; 聂舒华杨涛王晓浩唐飞; 关键词：离子迁移谱微弱信号检测

用于高场非对称波形离子迁移谱系统的阵列式微法拉第筒离子检测器被引量：6: 2010年; 提出了一种可减小高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)系统体积的阵列式微法拉第筒离子检测器,该检测器具有结构简单、稳定性好、噪声小、量程大、可在大气压条件下工作等优点。阵列式微法拉第筒包括栅电极、敏感电极、屏蔽电极3部分,其中敏感电极由数十个直径为200μm的硅圆柱交错排列而成。通过典型的MEMS工艺制作,法拉第筒与平板型FAI MS系统的MEMS工艺完全兼容。Fluent仿真结果表明,这种阵列式的设计,气体运动阻力较小,流场分布有助于载气中离子被充分吸收。与KEITHLEY237电流表级联后,测得阵列式微法拉第筒的噪声水平在0.5 pA以下。对丙酮样本进行了实验测试,结果显示其输出信号为210 pA左右,表明该阵列式微法拉第筒满足FAIMS系统的要求。; 唐飞王晓浩张亮; 关键词：微机电系统法拉第筒微弱电流

用于FAIMS的高场非对称波形电源的研制被引量：6: 2009年; 针对以前研究中高场非对称波形电源不足的问题,提出了一种用于FAIMS系统的高场高频非对称波形电源的设计。该电路由方波产生电路、高通滤波器和直流叠加电路3部分组成。方波产生电路采用半桥结构,通过2个MOSFET管的串联,实现了高压方波的输出。利用高通滤波器去除了高频方波中的直流分量,使正方波变成正负面积相等的非对称方波,并进行了理论分析。直流叠加电路通过电阻和电感串联将低压直流信号叠加到高频高压的非对称方波上,同时有效阻隔了高频高压非对称方波对低压直流电源可能造成的损害。还给出了电路的结构,并进行了实验研究。实验结果表明,该电路可以很好地实现非对称方波的自动产生和补偿电压叠加功能,且结构简单。该电路能够输出的最大峰峰值电压为2000V,方波频率为200kHz。; 林镇翔唐飞王晓浩; 关键词：FAIMS 高通滤波器高频

方波射频电压幅值对微型高场非对称波形离子迁移谱传感器芯片性能的影响被引量：9: 2010年; 基于微机电系统技术(Micro electro mechanical system,MEMS),研制了微型高场非对称波形离子迁移谱(High-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry,FAIMS)传感器芯片。芯片采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀和两次硅-玻璃键合工艺加工,尺寸为18.8mm×12.4mm×1.2mm,其中迁移区尺寸为10mm×5mm×0.2mm。设计了高场非对称方波电源,可输出最大频率2MHz,电压峰-峰值1000V,占空比20%～50%连续可调的方波射频电压。以乙醇为实验样品,分析了方波射频电压幅值对FAIMS传感器芯片性能的影响。实验表明,随着电压幅值的增加,FAIMS分辨率提高,灵敏度下降,补偿电压绝对值增大,且芯片对乙醇的检出限可达8.9mg/m3。; 李华唐飞王晓浩张亮杨吉王帆徐初隆吝涛丁力; 关键词：微机电系统

用于FAIMS系统的法拉第筒离子检测器被引量：12: 2010年; 介绍了一种应用于FAIMS系统的法拉第筒离子检测器。法拉第筒采用电阻率为1.678×10-8Ω·m的紫铜材料。屏蔽壳尺寸为40×43×37mm3,壁厚为3mm。气路设计为T型,进气口直径Φ6,出气口为双排8×Φ1.6均布小孔。铜敏感极经过化学处理,以提高表面质量与抗氧化能力。与KEITHLEY237电流表级联,测得系统的噪声水平在50fA以下。实验测得FAIMS输出信号为480pA,远远大于系统噪声。该法拉第筒满足了现有FAIMS系统对离子检测器的要求。; 王晓浩张亮唐飞; 关键词：FAIMS 法拉第筒微弱电流屏蔽

基于TMS320F2812 FAIMS仪用RF电源控制系统被引量：2: 2010年; 文中提出一个FAIMS仪用高场非对称方波RF电源系统设计方案,系统由信号发生器、高速开关、高压直流电源、高通滤波、补偿电压自动扫描及采集、和计算机控制六部分组成。以TMS320F2812为信号发生及控制核心,驱动高速开关通过逆变产生方波RF信号同时控制DAC转换实现补偿电压自动扫描。该电源系统可以输出频率≤2MHz,电压幅值≤2kV,功率≤300W,占空比20%～50%,波形上升时间约15ns的非对称方波波形。; 杨吉唐飞王晓浩吝涛丁力; 关键词：TMS320F2812 信号发生器 PWM

基于FAIMS的高场非对称方波电源系统设计被引量：3: 2010年; 设计了一种用于FAIMS(高场非对称波形离子迁移谱)系统的高场高频非对称方波电源。电源由驱动电路、脉冲成型电路、高通滤波器和补偿电压电路四部分组成。选用半桥结构产生脉冲电压,利用高通滤波器滤除高频方波中的直流分量,把正脉冲变成正负面积相等的非对称脉冲。建立了电路模型,通过实验验证了高场非对称脉冲电源模型建立的正确性。该电路能够输出峰峰值电压为1000 V,方波频率为500 kHz。; 郭江唐飞杨涛王晓浩林镇翔; 关键词：脉冲电源

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国家高技术研究发展计划(2007AA04Z337)