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由珀金埃爾默公司專為 NexION® 2000 ICP 質(zhì)譜儀設(shè)計(jì)的新 ICP-MS 射頻發(fā)生器采用了新的電路設(shè)計(jì)技巧和先進(jìn)的部件，在傳輸?shù)入x子體源的同時(shí)具備高水平的性能、穩(wěn)健和經(jīng)久不衰的可靠性

在過(guò)去二十年里，人們對(duì)半導(dǎo)體電子產(chǎn)品提出了“更快、更小和更”的要求，于是推動(dòng)人們持續(xù)不斷地研發(fā)出了功率更小、集成了更多功能、外形更緊湊的電子電路系統(tǒng)。電力電子學(xué)也得益于新的半導(dǎo)體發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了更大的功率密度、更高的效能和更加優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。珀金埃爾默公司的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)選擇了新一代的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體（LDMOS）晶體管技術(shù)，使 NexION 2000 ICP-MS 的射頻發(fā)生器具備目前半導(dǎo)體的強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。

大功率密度的優(yōu)點(diǎn)使得射頻發(fā)生器使用少的功率晶體管即可達(dá)到 1.6 kW 的高功率，消除了功率合成電路的效能損耗，從而從多個(gè)低功耗晶體管中累計(jì)功率。它還能減少許多晶體管設(shè)備里普遍存在的增益、效能、電流和熱失配問(wèn)題。

當(dāng)可用功率超過(guò)實(shí)際輸送功率，由于回退操作余度有所增加，所以晶體管的輸出率越大，長(zhǎng)期可靠性就越高。例如，如果一直按照大極限運(yùn)行，如需生成 800 W 射頻功率，額定功率為 1.2 kW 的功率晶體管就比 800 W 的晶體管的使用壽命更長(zhǎng)。

雖然新的晶體管技術(shù)帶來(lái)了許多優(yōu)勢(shì)，但僅僅使用這些晶體管還不足以構(gòu)成高性能的固體等離子體發(fā)生器。考慮到設(shè)備的退化和優(yōu)化，在向更快的速度、更高的效能和更大的密度大踏步前進(jìn)的同時(shí)，硅晶體管的逐步完善被較低的裝置擊穿限值所抵消。例如，傳統(tǒng)功率晶體管的柵通常可以承受 +/- 40V 的電壓，但新晶體管可承受的柵擊穿電壓僅為 -7V。由于諧振頻率下的增益衰減，老式的晶體管比較不易受到超過(guò)晶體管頻率響應(yīng)的快速電壓瞬變的影響。

新式晶體管的擊穿電壓較低沒(méi)有對(duì)典型的低功率消耗性電子產(chǎn)品構(gòu)成嚴(yán)重的問(wèn)題。但是現(xiàn)代晶體管的擊穿容差更低，會(huì)對(duì) ICP-MS 射頻發(fā)生器造成困擾，除非設(shè)計(jì)特征可以適時(shí)地克服這個(gè)缺點(diǎn)。和典型的電子負(fù)載不同，例如廣播天線，電感耦合等離子體負(fù)載相對(duì)不穩(wěn)定，阻抗范圍較廣。在等離子體點(diǎn)炬之前，等離子體線圈是純粹的無(wú)功負(fù)載，絕大部分射頻功率會(huì)反射到晶體管。在等離子點(diǎn)炬之后，等離子體線圈會(huì)突然發(fā)生變化，成為有效的負(fù)載吸收器。樣品溶液也會(huì)影響等離子體的射頻阻抗。所有操作會(huì)隨著射頻阻抗、反射功率和電壓瞬變快速變化。幾個(gè)不受控制的電壓峰值和電流浪涌的射頻周期就足以使功率晶體管發(fā)生故障。因此大部分 ICP-MS 制造商偏向于使用老實(shí)的功率晶體管技術(shù)，盡管存在很多風(fēng)險(xiǎn)，例如過(guò)時(shí)、設(shè)計(jì)靈活性較差和功率傳輸效率較差。為了實(shí)現(xiàn)新式晶體管的眾多優(yōu)勢(shì)，珀金埃爾默公司科學(xué)家設(shè)計(jì)和測(cè)試了先進(jìn)的新式電路技術(shù)，從而消除擊穿電壓偏低的風(fēng)險(xiǎn)。研發(fā)的結(jié)果是我們得到了具有高水平可靠性、速度、效能和等離子體穩(wěn)健性的射頻發(fā)生器。