[發明專利]一種離子遷移譜的離子接收裝置

無效

• 申請號: 201310690978.0
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN104716000A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 李海洋;周慶華;陳創;渠團帥;程沙沙;梁茜茜;彭麗英
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01J49/02
• 分類號: H01J49/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 劉陽

技術領域

本發明為離子遷移譜提供了一種新型的離子接收裝置。該裝置結合凹面型法拉第盤，在提高離子遷移譜分辨率的同時保持了其原有的靈敏度。

背景技術

離子遷移譜（Ion?Mobility?Spectrometry,IMS）技術是20世紀70年代出現的一種分離檢測技術，與質譜、色譜等傳統技術相比，其具有結構簡單、靈敏度高、分析速度快等特點，適于現場使用。離子遷移譜儀的核心部件是遷移管，主要由電離源、離子門、遷移區和離子接收裝置組成。離子源使樣品分子、N₂、O₂和水蒸氣電離，產生的離子很容易與分子發生離子分子反應，得到多種產物離子。離子在電場的驅使下通過周期性開啟的離子門進入遷移區，與逆流的中性漂氣分子不斷地碰撞，由于這些離子在電場中具有不同的遷移速率，使得不同的離子得到分離，先后到達離子接收裝置。

若將一個半徑為7mm的平面圓形法拉第盤按半徑的四等分分為4個同心的法拉第盤，由內向外分別編號1、2、3、4，并將它們作為離子遷移譜的離子接收極，測得的O₂^-圖譜如圖1所示。由于遷移管內的電場、溫度場等并不是完全均勻，因此即使是同一種離子，由于在縱向分布上的不同，其到達離子接收極的時間也會存在差異，從而在一定程度上增大了離子峰的峰寬，限制了離子遷移譜的分辨率。通過縮小法拉第盤面積，可在一定程度上提高離子遷移譜的分辨率，但與此同時也損失了一定的靈敏度。

為了在離子遷移譜靈敏度不受影響的基礎上提高分辨率，本發明為離子遷移譜設計了一種新型的離子接收裝置，該裝置以凹面型法拉第盤作為離子接收極。對于同種離子來說，偏離中心軸線越遠的離子越早到達離子接收極，可抵消其因電場、溫度場不均勻等因素帶來的滯后時間，從而減小離子峰的峰寬，進而提高離子遷移譜的分辨率。

發明內容

本發明設計了一種離子遷移譜的離子接收裝置，包括底座、屏蔽電極、絕緣墊、法拉第盤、柵網。

法拉第盤的離子接收面為凹面型，凹面曲率半徑可調；

法拉第盤的離子接收面的法線與離子的遷移方向和底座的中心軸線平行；法拉第盤的底端通過信號線與信號放大器相連。

法拉第盤前端設置柵網，柵網與法拉第盤之間存在間隙，柵網通過導線與外接直流電源相連。

絕緣墊位于屏蔽電極和法拉第盤之間；

絕緣墊的中心軸線與法拉第盤的離子接收面的法線平行。

屏蔽電極的中心軸線與法拉第盤的離子接收面的法線平行；屏蔽電極通過導線接地。

底座通過導線接地。

本發明的有益效果在于：由于本發明中采用了凹面型法拉第盤作為離子接收極，對于同種離子來說，偏離中心軸越遠，越早到達法拉第盤，因此可以在一定程度上抵消因電場、溫度場不均勻等因素引起的離子峰展寬，從而提高離子遷移譜的分辨率，同時也保證了其原有的靈敏度。

附圖說明

圖1為4個同心法拉第盤上采集的O₂^-離子遷移譜圖。

圖2為本發明中離子遷移譜的離子接收裝置的結構示意圖。

其中，1為底座，2為屏蔽電極，3為絕緣墊，4為法拉第盤，5為柵網。

具體實施方式

本發明設計了一種離子遷移譜的離子接收裝置，包括底座1、屏蔽電極2、絕緣墊3、法拉第盤4、柵網5。

法拉第盤的離子接收面為凹面型，凹面曲率半徑可調；

法拉第盤的離子接收面的法線與離子的遷移方向和底座的中心軸線平行；法拉第盤的底端通過信號線與信號放大器相連。

法拉第盤前端設置柵網，柵網與法拉第盤之間存在間隙，柵網通過導線與外接直流電源相連。

絕緣墊位于屏蔽電極和法拉第盤之間；

絕緣墊的中心軸線與法拉第盤的離子接收面的法線平行。

屏蔽電極的中心軸線與法拉第盤的離子接收面的法線平行；屏蔽電極通過導線接地。

底座通過導線接地。

來自遷移管遷移區的離子透過柵網到達法拉第盤，在法拉第盤上產生的微電流通過信號線傳輸至信號放大器，由信號采集卡對放大的信號進行采集，并通過顯示器輸出。