[發明專利]一種空間聚焦離子門組件及空間聚焦型離子遷移管

有效

• 申請號: 201210394772.9
• 申請日: 2012-10-17
• 公開（公告）號: CN103779168A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 王衛國;李海洋
• 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

本發明涉及一種空間聚焦型離子遷移譜。利用改變離子門的結構和空間分布以及在遷移區施加脈沖加速電壓實現離子軸線方向分布的離子壓縮，從而提高離子遷移譜的分辨率和峰容量，提高離子遷移譜的性能和擴大應用范圍。該發明屬于儀器分析技術。

背景技術

離子遷移譜（Ion?Mobility?Spectrometry，IMS）是一種基于氣相離子分離和檢測的高靈敏度、快速檢測儀器。高靈敏度、分析速度快、價格低、結構簡單、便攜等優點使其廣泛應用爆炸物探測、毒品篩查以及化學戰劑預警等領域。據報道，國外用于機場和軍方的各種離子遷移譜儀器超過65000臺/套。但是，分辨能力較低一直是困擾離子遷移譜應用和發展的瓶頸之一。

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。

軸線型高場非對稱性離子遷移譜利用電場的空間分布差異實現離子在軸線的聚焦。而直線型離子遷移譜是在大氣壓下工作，利用不同離子在均勻電場中的飛行速度不同實現不同物質的分離和分析。由于大氣壓下離子碰撞嚴重，質譜的空間聚焦無法在直線型離子遷移譜中應用。

鑒于直線式的離子遷移管的廣泛應用前景，實現直線型離子遷移譜的空間聚焦，從而提高其分辨率和峰容量具有重要的意義和價值。

發明內容

本發明提供一種結構簡單、具有離子軸線空間聚焦功能空間聚焦離子門組件及空間聚焦型離子遷移管。

本發明采用的技術方案為：

聚焦功能的離子遷移管由空間聚焦離子門模塊與遷移區模塊構成。遷移管采用傳統的設計，通過改變離子門空間幾何參數實現離子在離子門區域的空間聚焦。

具體為：

離子門由高壓金屬絲組和低壓金屬絲組構成，高壓金屬絲組和低壓金屬絲組分別處于相互平行的兩個平面內，且高壓金屬絲組中的金屬絲與低壓金屬絲組中的金屬絲于平行于它們所處平面的一平面上的投影相互交叉分布；高壓金屬絲組中的金屬絲相互平行設置，低壓金屬絲組中的金屬絲相互平行設置。

高壓金屬絲組中的金屬絲與低壓金屬絲組中的金屬絲于平行于它們所處平面的一平面上的投影相互交叉分布是指，高壓金屬絲組中金屬絲的投影與低壓金屬絲組中金屬絲的投影依次交錯、且均勻地間隔設置；即每二個相鄰的高壓金屬絲組中金屬絲的投影間均通過低壓金屬絲組中金屬絲的投影相間隔、每二個相鄰的低壓金屬絲組中金屬絲的投影間均通過高壓金屬絲組中金屬絲的投影相間隔。

高壓金屬絲組和低壓金屬絲組所處平面間的距離0.01mm到3mm，其中低壓金屬絲組更靠近離子進入端。

高壓金屬絲組中相鄰金屬絲間的距離為0.1mm到1cm；低壓金屬絲組中相鄰金屬絲間的距離為0.1mm到1cm。高壓金屬絲組中金屬絲的直徑為0.01mm到2mm；低壓金屬絲組中金屬絲的直徑為0.01mm到2mm。

本發明涉及一種非共面的新型空間聚焦離子門組件及空間聚焦型離子遷移管。利用改變離子門的結構和空間分布以及在遷移區施加脈沖加速電壓實現離子軸線方向分布的離子壓縮，從而提高離子遷移譜的分辨率和峰容量，提高離子遷移譜的性能和擴大應用范圍。

附圖說明

圖1為非共面的空間聚焦離子門組件。

圖2為聚焦型離子遷移管；包括聚焦型離子門組件（1）、反應區（2）、電離源（3）、遷移區（4）、柵網（5）及法拉第盤（6）。

圖3為非共面空間聚焦型離子門附近的電場分布。

具體實施方式

一種空間聚焦離子遷移管，包括電離源、空間聚焦離子門組件和柵網及法拉第盤，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遷移區。