[發明專利]縱向高場不對稱波形離子遷移譜裝置

有效

• 申請號: 200710023322.8
• 申請日: 2007-06-06
• 公開（公告）號: CN101067616A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發明（設計）人: 陳池來;孔德義;林丙濤;朱榮華
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62;H01J49/40
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司
• 代理人: 趙曉薇

技術領域??本發明涉及可集成離化源和屏蔽電極的高場不對稱波形離子遷移檢測領域，特別涉及一種縱向高場不對稱波形離子遷移譜裝置。

背景技術??隨著恐怖主義的猖獗，爆炸物、毒品等物質的空氣下檢測變得越來越重要。以前的檢測儀主要有質譜儀，快速離子遷移譜儀。

質譜儀非常靈敏并且選擇性好、反映時間短，但是體積龐大、真空度要求高、功耗大、價格昂貴，不適合在公共場所運作。

快速離子遷移譜儀，通過測定各種不同離子的空間飛行時間來確定離子遷移率從而判定離子的歸屬，但是其靈敏度依賴于遷移管的長度，長度越長，分辨率越容易做得高，而這直接導致了其小型化的困難。若一定要小型化，那么對檢測儀的要求就非常高，這會導致成本的增加。不僅如此，有很多的物質在低場下的離子遷移率非常接近，使得檢測變得困難。

高場不對稱波形例子遷移譜儀(FAIMS)最早是前蘇聯在上個世紀80年代開始研制的。氣體中的離子在高電場作用下其遷移率會發生非線性變化，從而與低電場下的遷移率會產生一個差值，而不同的離子在不同的高低電場作用下，離子遷移率差值會有所不同，因此在等離子體上加一個交替變化的高低電場，不同的離子便在電場的方向上產生不同的位移，從而能夠被有效地分離開來。FAIMS高的選擇性和信噪比，引起了廣泛的注意，但是其存在體積大、造價高、測量時間長、功率大、不方便攜帶且很難批量生產的缺點。

致力于FAIMS小型化的且取得有效成果的有兩個公司，美國Sionex公司和加拿大Ionalytics公司。

Sionex公司主要研究平板型的微型離子遷移管，且已推出了它的系列核心產品microDMx。此產品體積小，靈敏度高，在與放射性金屬元素镅離化源連用檢測甲笨時，檢測精度可達60ppb量級。此產品能夠用在終端用戶的檢測產品上面，比如手持式檢測器以及質譜儀等，2004年3月，Varian?Inc公司使用Sionex公司的產品microDMx推出了新產品CP-4900便攜式氣相色譜檢測器，目前該產品已進入中國市場。其主要研究人員拉安安·A·米勒等人在中國申請了相關發明專利(CN?1390361A)。

Ionalytics公司主要研究圓柱型微型離子遷移管，原理同平板型是一樣的，只是其兩個電極分別是內部的實心圓柱和外面的圓桶，與平板型相比其受外界的電場干擾較小，從而有更高的靈敏度，如與電噴霧離化源(ESI)-質譜儀(MS)連用檢測高氯酸鹽能夠達到0.5-0.005ppb，檢測時間為0.5-1min，但是這種離子遷移管圓柱型頂端容易產生電暈放電，所以對制作工藝要求非常高。

無論是Sionex公司還是Ionalytics公司，其產品都只是作為分析儀器的一部分存在的，都沒有集成離化源和檢測儀，而外接離化源一方面會增大裝置的體積，另一方面會使得離化源和遷移管之間的距離過長，從而增加了等離子體復合時間，而這樣會降低等離子體濃度，從而減小了可檢測的離子數量，而這會降低裝置的靈敏度，并且會提高對檢測儀的要求。

常用的能夠集成于小型裝置里的離化源有低能β源，真空紫外燈，電暈放電，表面離化源。

低能β源在緊湊的裝置中作為離化源有很大的優點，但是存在安全問題，并且離化效率低。

真空紫外燈可針對性離化，且體積小，易于集成，但是其能量低，約8-11eV，因此對所檢測的物種有很大的限制。另外真空紫外燈是易碎的，所以需要防護，并且性能隨著時間的推移而下降，這些都限制了它的應用。

電暈放電能夠在小空間內使用，且能提供高的能量，但是容易受到污染。

表面離化大多用于真空系統中，在大氣中使用會有功耗大，易脫落的缺點。而且裝置整體結構較大，不適合集成。