[發明專利]一種階梯場離子遷移管

有效

• 申請號: 201611040326.2
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN108091537B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 陳創;陳紅;黃衛;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: H01J49/02
• 分類號: H01J49/02;H01J49/40
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及離子遷移譜儀器中的離子遷移管，具體地說是一種離子遷移區內部電場呈階梯狀減弱的離子遷移管。其特征在于，該離子遷移區電場由方向相同、場強依次按相同差值減弱的直流電場構成。這種直流電場構成方式，可以充分利用電場差異對離子團的時空聚焦效應，提高離子遷移譜的靈敏度和分辨能力。

技術領域

本發明涉及離子遷移譜儀器中的離子遷移管，具體地說是一種離子遷移區內部電場呈階梯狀遞減的離子遷移管。其特征在于，該離子遷移區電場由方向相同、場強依次按相同差值減弱的直流電場構成。這種直流電場構成方式，可以充分利用電場差異對離子團的時空聚焦效應，提高離子遷移譜的靈敏度和分辨能力。

背景技術

離子遷移譜(Ion Mobility Spectrometry,IMS)的分辨率(Resolving Power,R)是離子遷移譜技術中最受關注的一個技術指標。通常，R定義為離子峰的遷移時間(t_d)與離子峰半高全寬(full width at half maximium，w_0.5)的比值，即

根據w_0.5的相關計算公式，R可以進一步表示為

從公式2可以看出，在固定離子們開門時間t_g時，t_d是一個影響分率的重要因素。在一定范圍內，減小t_d可以提高IMS的R。

根據公式3，對于具有特定遷移率K的離子來說，減小t_d最有效的辦法就是提高離子遷移管內部的電場強度E。

另外，Du等人(Anal.Chem.,2012,84,1725)在2012年提出了一種關于大氣離子傳輸的壓縮擴散模型(Compression-Dispersion Model for Ambient IonTransportation)，用于解釋電場的變化對離子團在時間尺度和空間尺度上的影響。該模型指出，如果離子團沿著電場強度遞減的直流電場運動，離子團的空間寬度和時間寬度均會被壓縮。

上述的這些認知，為我們提高離子遷移譜的靈敏度和分離能力提供了一種新的思路：在離子遷移管的遷移區內構建方向相同、強度階梯遞減的直流電場，在減小離子團遷移時間t_d的同時，充分利用電場梯度變化對離子團的時空壓縮效應，來提高離子遷移管的靈敏度和分辨能力。

發明內容：

本發明的目的在于，通過在離子遷移區內部構建梯度遞減的直流電場，利用非均勻電場對離子團的空間壓縮效應來提高離子遷移譜對不同離子的分辨能力和靈敏度。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種階梯場離子遷移管，離子遷移區內部的電場由方向相同、依次按相同差值減弱的直流電場構成，于離子遷移管內部形成電場為階梯電場的筒狀離子遷移區。

于離子遷移管內設有由M個以上的環狀導電極片和M-1個以上的環狀絕緣極處依次交替同軸疊合構成中空筒體結構，筒體內的中空處即為柱狀的離子遷移區，離子遷移區處于離子源和離子接受極之間；M為大于等于4的正整數；

離子遷移區內部的電場由方向相同、呈相同差值依次減弱的直流電場構成是指：沿電離源至離子接受極的方向，所述第一導電極片與第二導電極片之間施加第一直流電場，于所述第二導電極片與第三導電極片之間施加第二直流電場，于所述第三導電極片與第四導電極片之間施加第三直流電場，……于所述第M-1導電極片與第M導電極片之間施加第M-1直流電場；

第一直流電場與第二直流電場的差值等于第二直流電場與第三直流電場的差值、……等于第M-2直流電場與第M-1直流電場的差值；