[發明專利]一種空間聚焦離子門組件及空間聚焦離子遷移管

有效

• 申請號: 201110226912.7
• 申請日: 2011-08-09
• 公開（公告）號: CN102931046A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 李海洋;杜永齋;王衛國
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01J49/06
• 分類號: H01J49/06;H01J49/26
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及一種離子遷移管的遷移管，具體的說是一種具有空間聚焦作用的離子遷移管。該遷移管采用了特殊的離子門設計，可以實現離子團的空間聚焦，大大提高了遷移譜的分辨率和靈敏度。該發明屬于儀器分析技術。

背景技術

空間聚焦是質譜中的一項技術，它解決了離子初始狀態時所處的位置及電勢的不同從而獲得了不同的飛行速度造成的飛行時間不同的問題。利用空間聚焦可以實現質譜分辨率的大幅度提高。

質譜中聚焦的實現是在真空條件下進行的，離子依靠加速電場和慣性飛行，所獲得能量不會因碰撞而散失。離子遷移管是在大氣壓條件下實現離子分離的技術。由于與漂氣分子劇烈的碰撞，離子的飛行需要電場的推動。要實現大氣壓條件下的聚焦，必須實現初始條件下離子所處的電場梯度不同(非均勻場)，即從而使飛行開始時處于后端的離子能夠以更快的速度追趕上前端的離子，實現空間聚焦。

大氣壓條件下的空間聚焦在圓筒式的非對稱場遷移譜(High-FieldAsymmetric?Waveform?Ion?Mobility?Spectrometry)中有所體現。該型遷移譜基于高壓非對稱波形射頻電壓的高壓段和低壓段對離子遷移率的影響的差異來實現離子的分離。遷移管采用圓筒式的結構，在分離空間中處于不同徑向位置的離子的遷移幅度有差異，進而實現聚焦。

對于傳統的直線式的離子遷移管，目前尚沒有空間聚焦的實現。本發明應當為第一例。本發明通過簡單的結構，實現了聚焦所需的非均勻電場，并且通過實驗得到了充分的驗證。

發明內容

本發明的目的是提供只用結構簡單、可以實現離子空間聚焦功能的空間聚焦離子門組件及一種空間聚焦離子遷移管。

為達此目的，本發明采用的技術方案為：

空間聚焦離子門組件由離子門與一聚焦柵網構成。遷移管采用傳統的設計，并將離子門段改為一個或數個空間聚焦離子門組件。該空間聚焦組件可以實現離子門的注入功能并產生離子的空間壓縮聚焦。

具體為：

一種空間聚焦離子門組件，包括離子門，其特征在于：于離子門的一側設有平行于離子門的聚焦柵網，離子門及聚焦柵網組合成空間聚焦離子門組件。離子門可以采用Bradbury-Nielsen型離子門也可以采用Tyndall-Powell型離子門。

空間聚焦離子門組件中的離子門和聚焦柵網之間的距離為0.1毫米至10厘米。

一種空間聚焦離子遷移管，包括電離源、離子門和柵網及法拉第盤。于離子門遠離電離源一側設有平行于離子門的聚焦柵網，離子門及聚焦柵網組合成控制離子飛行的空間聚焦離子門組件。

當空間聚焦組件為一個，其將離子遷移管的電離源與柵網及法拉第盤之間的空間分割成反應區和遷移區；

當空間聚焦組件為兩個以上平行設置時，靠近電離源一側的第一個空間聚焦組件將離子遷移管的電離源與柵網及法拉第盤之間的空間分割成反應區和遷移區，其余的空間聚焦組件設置于漂移區中。

空間聚焦組件中的離子門和聚焦柵網之間的距離為0.1毫米至10厘米。所用的離子門可以是Bradbury-Nielsen型離子門，由共平面但相互間絕緣的兩組金屬絲平行排列構成，在離子門的第一組金屬絲上施加相當于其所處遷移管中位置的電勢的恒定電壓，第二組金屬絲上施加周期性的高壓，其絕對值高于第一組金屬絲上的恒定電壓絕對值，并處于第一金屬絲上電壓絕對值的≥100％且≤300％范圍內。該高壓在第一組金屬絲與第二組金屬絲間形成阻斷離子的控制電場，實現離子門的功能，將離子周期性的注入到遷移區中；在聚焦柵網施加另一恒定電壓，其絕對值小于第一金屬絲上的恒定電壓絕對值，并在其所處遷移管中位置處的電勢的＞0且≤200％范圍內。第二組金屬絲上高壓在其與聚焦柵網間形成一個聚焦電場，實現聚焦功能，將注入的離子進行壓縮。

所用的離子門也可以是Tyndall-Powell型離子門分別處于兩個平行平面的平行金屬絲或柵網構成。在離子門靠近電離源的第一柵網上施加相當于其所處遷移管中位置的電勢的恒定電壓，靠近柵網及法拉第盤的第二柵網上施加周期性的高壓，其峰值絕對值高于第一柵網上的恒定電壓絕對值，其峰值絕對值處于第一柵網上電壓絕對值的≥100％且≤300％范圍內。該高壓在第二柵網與第一柵網間形成阻斷離子的控制電場，實現離子門的功能，將離子周期性的注入到遷移區中；在聚焦柵網上施加另一恒定電壓，其絕對值略小于第一柵網上的恒定電壓絕對值，并在其所處遷移管中位置處的電勢的＞0且≤200％范圍內。第二柵網上高壓在其與聚焦柵網間形成一個聚焦電場，實現聚焦功能，將注入的離子進行壓縮。

附圖說明