[發(fā)明專利]具有離子改性的離子遷移譜儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580056073.5
• 申請(qǐng)日: 2015-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN107076703B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·阿特金森;A·克拉克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 史密斯探測(cè)－沃特福特有限公司
• 主分類號(hào): G01N27/62
• 分類號(hào): G01N27/62
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 金旭鵬;肖冰濱

離子改性離子遷移譜儀(100)包括樣本入口(108)，該樣本入口包括被布置成允許氣態(tài)流體樣本從環(huán)境壓力區(qū)域流至離子遷移譜儀的低壓區(qū)域以被離子化的孔；控制器(200)，被布置成控制所述低壓區(qū)域中的氣壓低于環(huán)境壓力；以及離子改性器(126、127、202)，被配置成對(duì)低壓區(qū)域中的離子進(jìn)行改性，其中所述離子從氣體樣本獲得。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及裝置和方法，并且尤其涉及譜儀和譜分析方法。

背景技術(shù)

離子遷移譜儀(IMS)可以通過使材料(例如，分子、原子)離子化并測(cè)量所得到的離子在已知電場(chǎng)下穿過漂移氣體行進(jìn)已知距離所花費(fèi)的時(shí)間來從感興趣樣本中識(shí)別材料。每個(gè)離子的飛行時(shí)間可以通過檢測(cè)器來測(cè)量，并且飛行時(shí)間與離子的遷移率相關(guān)聯(lián)。離子的遷移率與其質(zhì)量和幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此，通過測(cè)量檢測(cè)器中離子的飛行時(shí)間，推斷離子的身份是可行的。這些飛行時(shí)間可以圖形地或數(shù)字地被顯示為等離子圖。其它類型的譜儀(諸如質(zhì)譜儀)根據(jù)離子的質(zhì)荷比來分析離子。

為了改善譜儀識(shí)別感興趣樣本中的離子的能力，建議使用射頻(RF)電場(chǎng)來對(duì)些離子進(jìn)行改性(modify)(例如通過分裂它們)以提供附加信息，該附加信息可以被用于推斷離子的身份。這可以改善解決離子之間差異的能力。在存在污染物時(shí)執(zhí)行測(cè)量的情況下，或在困難的操作條件下，或者在樣本包括具有類似幾何結(jié)構(gòu)和質(zhì)量的情況下等，離子改性是有助于離子遷移譜儀的檢測(cè)和識(shí)別離子的能力的一種方式。通過離子改性的過程產(chǎn)生的離子可以被稱為“子離子”，并且產(chǎn)生子離子所用的離子可以被稱為“母離子”。

期望增加被改性以提供子離子的母離子的比例，并且還期望增加離子改性過程的能量效率。

附圖說明

現(xiàn)在將僅通過參考附圖的示例的方式來描述本公開的實(shí)施方式，其中：

圖1是穿過譜儀的部分截面的圖示；

圖2示出譜儀的示意圖；

圖3A示出譜儀的第二示意圖；以及

圖3B示出譜儀的另一示意圖

在附圖中，相同的附圖標(biāo)記被用于指示相同的元件。

具體實(shí)施方式

本公開的方面涉及應(yīng)用能量來對(duì)從感興趣的樣本獲得的離子進(jìn)行改性，其中能量諸如交變電場(chǎng)和/或熱量。該能量通常升高離子的有效溫度并且可以促使它們與其自身或與在其中運(yùn)載它們的氣體的分子發(fā)生更頻繁和高能的碰撞?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在離子改性在低壓(例如，低于大氣壓力)下被執(zhí)行的情況下，被轉(zhuǎn)換成子離子的母離子的比例可以被增加。

本公開的方面提供離子遷移譜儀，包括被布置成允許氣體樣本從環(huán)境壓力區(qū)域通過而到達(dá)離子遷移譜儀的低壓區(qū)域的樣本入口，以及被布置成控制低壓區(qū)域中的氣壓低于環(huán)境壓力的的控制器。低壓區(qū)域中的壓力可以是低于環(huán)境壓力至少200mb，例如在低于環(huán)境壓力150mb和低于環(huán)境壓力800mb之間。離子改性器(modifier)被布置成在低壓區(qū)域中對(duì)離子進(jìn)行改性。樣本入口可以包括孔，諸如針孔入口，被布置成允許氣體樣本流過入口。在一些其它實(shí)施方式中，樣本入口可以包括被布置成允許氣體樣本擴(kuò)散通過入口的膜。

該低壓區(qū)域可以包括離子遷移譜儀的漂移區(qū)域或者可以在譜儀的引入階段(intake stage)中被提供。漂移氣體流可以沿著漂移區(qū)域向著樣本入口孔被提供?？刂破骺梢钥刂破茪怏w流以控制低壓區(qū)域中的壓力。

樣本入口可以包括孔，該孔可以是可控制以打開來獲得攜帶樣本通過樣本入口的氣體流，并且還可控制以限制流通過樣本入口，例如阻擋，例如關(guān)閉樣本入口。操作離子改性器施加能量以對(duì)離子進(jìn)行改性所用的定時(shí)可以基于打開和/或關(guān)閉樣本入口所用定時(shí)而被選擇。例如，離子改性器可以被操作以使得能量的施加與樣本入口孔的打開一致。操作離子改性器的定時(shí)可以是基于樣本入口孔的操作，例如兩個(gè)可以是同步的。