[發明專利]多維度離子遷移譜裝置和方法

有效

• 申請號: 201410050439.5
• 申請日: 2006-12-29
• 公開（公告）號: CN103954676B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 吳青
• 申請（專利權）人: 卓漂儀譜公司
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

本發明公開了多維度離子遷移率分析儀的不同的實施例，其中該分析儀具有多于一個的漂移室并且能夠捕獲物質的多維度離子遷移率的譜圖。例如，該裝置的漂移室能夠在獨立的操作條件下操作以基于帶電顆粒的可辨別的化學／物理性質來分離帶電顆粒。根據分析儀的操作模式，該裝置的第一維度漂移室可以用作貯存設備，反應室，和／或漂移室。還對離子遷移譜儀的方法的多種實施方式進行了說明，其包括，但不限于，連續的第一維度離子化方法能夠使得試樣中全部的化學組分被離子化而不論其電荷親和力。

本申請是分案申請，其原案申請的申請號為200680050198.8、申請日為 2006年12月29號、發明名稱為“多維度離子遷移譜裝置和方法”。

技術領域

本申請要求美國臨時專利申請(申請號60/766,226，申請日2006年 1月2日)的權益和優先權，其全部內容在此引用作為參考。

背景技術

自從十九世紀七十年代早期問世以來，離子遷移譜(IMS)已經發展成為一種強有力的分析工具并應用在多個方面。這種裝置的三種主要形式包括獨立的化學檢測系統，色譜檢測器以及IMS和質譜(MS)的串聯系統。IMS作為一個獨立的檢測系統具有定性定量檢測目標物質的能力，目標物質被離子化后再與漂移氣體(亦即載氣)相互作用而與其它背景物質分離，最后以離子的形式得以檢測。作為一種色譜檢測器，IMS對已被色譜分離出的物質進行多重的離子遷移譜分析。在串聯的IMS-MS 系統中，在質譜分析之前使用IMS作為分離手段對目標物質進行分離。然而，IMS的分辨率總的來說較低，因而這類儀器僅限于定性分析，或用于具有與所關注物質相比較低的干擾物水平的環境中。

一個IMS系統的基本通用部件由一個離子化源，一個包括反應區的漂移管，一個離子開關格柵，一個漂移區和一個離子檢測器組成。在氣相分析中，待分析試樣通過一種惰性載氣被導入反應區，試樣的離子化通常在使試樣通過反應區和/或放射性63Ni源時完成。形成的離子在電場的作用下流向漂移區，該電場是施加于建立漂移區的漂移環上，然后通過離子開關格柵形成離子窄脈沖進入漂移區。一旦進入漂移區，試樣的各種離子按照其與離子質量相關的離子遷移率被分離。但是，應當理解離子遷移率不僅與離子質量相關，而且從根本上與離子-漂移氣體的潛在相互作用相關，該潛在相互作用并非僅僅取決于離子質量。

IMS的主要用途之一是檢測痕量的違禁化學品。痕量檢測系統被廣泛應用在目前的安全系統中用于爆炸物和化學藥劑檢測。典型的，該過程始于安全官員用取樣簽擦抹被檢測物體表面，然后將取樣簽插入熱解器中，使痕量的有機化合物揮發并導入到IMS中。在大部分的此類應用中，快速和精確地識別違禁化學品對于安全檢查任務而言是必須的。便攜而且高性能的檢測系統仍是迫切需要并高度渴望的。

發明內容

本發明涉及多維度離子遷移譜(MDIMS)方法和裝置的各個方面。在多種實施方式中，本發明的MDIMS通過創新性地將多個基于多個分離步驟的離子遷移率集成于一臺設備中從而使其有別于傳統的離子遷移譜(IMS)。在多種實施方式中，與傳統的IMS設備和操作手段相比較，本發明提供了更高的分辨率和更高的靈敏度。

本發明的多種實施方式提供了一種集成的多維度飛行時間離子遷移譜系統，該系統能夠離子化、分離并基于其離子遷移率檢測化學物種。這些系統通常包括：(a)至少一個離子化源，(b)至少兩個漂移區，和(c) 至少一個離子檢測裝置。在多種實施方式中，這些系統在一個漂移維度中在一系列漂移條件下分離離子；接下來分離出的離子被導入更高的維度中在相同和不同系列的漂移條件下作進一步分離。在多種實施方式中，分離過程可以重復用于一個或多個附加的漂移維度。在多種實施方式中，第一漂移維度被用作系統的離子源、反應區或退溶劑化區和漂移區中的一個或多個。例如，在多種實施方式中，在第一漂移維度(第一漂移管)中的電場可以被用作帶電液滴的退溶劑化區。