[發明專利]一種空間聚焦的圓錐形高場非對稱波形離子遷移管

在審

• 申請號: 201611195894.X
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106601583A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 楊麗珍;劉忠偉;陳強
• 申請（專利權）人: 北京印刷學院
• 主分類號: H01J49/06
• 分類號: H01J49/06;H01J49/26
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及大氣壓下快速分離分析技術領域，具體地說是一種空間聚焦的圓錐形高場非對稱波形離子遷移管。

背景技術

高場非對稱波形離子遷移譜技術具有檢測靈敏度高，設備簡單，體積小，便于攜帶，檢測成本低等優點，越來越受到人們的重視。目前，它可以被應用爆炸物的監測，毒品稽查，生化戰劑的檢測等許多領域。

高場非對稱波形離子遷移譜是基于傳統離子遷移譜技術不斷發展起來的一門物質分析檢測技術，首次公開報道是在1993年，由前蘇聯Buryakov等提出。它是基于離子在高場（E/N>40 Td，1 Td=10^-17 Vcm²）、低場（E/N<2 Td）中離子遷移率變化來實現不同物質的檢測。非對稱場離子遷移譜的原理如下：以載氣使物質離子垂直于電場方向通過漂移區，漂移區施加以射頻正負切換的非對稱場，整個射頻周期內，電壓的時間平均值為零。這樣，在高低場區段內，離子以遷移率K沿電場都有一垂直位移，但是，若高場與低場下的遷移率不同，在一個周期內離子總體上將在垂直于方向上離開原來的位置，產生一個凈位移。經過一定時間的積累，離子的這種位移將使其打到極板上而被中和。為了使這種離子順利通過檢測區，可以在原來的電場上疊加一直流電場，當所加直流電場適當時，離子在垂直方向上的凈位移為零，進而可以順利通過檢測通道被檢測到。通過掃描上述的直流電場，就可以檢測不同的離子。

高場非對稱波形離子遷移譜可以實現同分子量不同結構的化合物的分離，與質譜結合可以實現同分異構體的分離分析；另外，在蛋白質分析領域，高場非對稱波形離子遷移譜可以作為質譜的預分離前級，消除低分子量的化合物進入質譜，極大減小背景噪聲，提高信噪比，將靈敏度提高3個量級。傳統高場非對稱波形離子遷移譜與質譜聯用時，僅僅能夠實現某一點處離子進入質譜（Journal of the American Society for Mass Spectrometry 1999; 10: 492–501.），離子利用率低，靈敏度差。而后為改善離子利用率，提出了一種圓頂結構（Analytical Chemistry 2005; 77: 6381–6388.），可以改善利用率，但是加工難度大。

發明內容

本發明目的是提供一種空間聚焦的圓錐形高場非對稱波形離子遷移管，本發明離子分離區采用圓錐形設計，實現了大氣壓條件下離子的空間聚焦，提高了檢測靈敏度；另外，與質譜聯用時，更加適用于與質譜進樣口的無縫對接，極大提高離子進樣效率，從而提高檢測靈敏度。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種空間聚焦的圓錐形高場非對稱波形離子遷移管，其特征在于：包括有依次排列且同軸設置的樣品入口（1）、離子源（3）、圓錐形分離電極対、屏蔽電極（8）、法拉第盤檢測電極對和氣體出口（11）；所述圓錐形分離電極對包括內電極（5）、外電極（6），內電極（5）為圓錐形且與外電極（6）相互平行，內電極（5）靠近離子源（3）的一端為錐底、靠近法拉第盤檢測電極對的一端為錐尖；所述法拉第盤檢測電極對包括有兩個法拉第盤檢測電極（9）；所述氣體入口（1）設置在離子源（3）的前端，氣體出口（11）設置在法拉第盤檢測電極對的后端，屏蔽電極（8）設置在圓錐形分離電極對與法拉第盤檢測電極對之間。

所述的空間聚焦的圓錐形高場非對稱波形離子遷移管，其特征在于：所述內電極（5）的錐尖在軸線所在平面的投影夾角（12）在0到180°之間。

所述的空間聚焦的圓錐形高場非對稱波形離子遷移管，其特征在于：所述內電極（5）與外電極（6）的間距在0到1cm之間。

所述的空間聚焦的圓錐形高場非對稱波形離子遷移管，其特征在于：所述圓錐形分離電極対中，一電極通過導線與高場非對稱性射頻電源和補償電源相連，另一電極通過導線與地相連。

本發明的優點是：

本發明可以實現大氣壓下離子的空間聚焦，將環狀離子團匯聚為點狀離子團，提高了離子濃度，從而提高了獨立檢測時的靈敏度；同時，用質譜替代屏蔽電極和法拉第盤檢測電極，可以極大提高離子的利用效率，提高質譜的檢測靈敏度；本發明結構簡單、加工方便，易于批量化生產。

附圖說明

圖1為空間聚焦的圓錐形高場非對稱波形離子遷移管的切面示意圖。

具體實施方式

本發明的空間聚焦的圓錐形高場非對稱波形離子遷移管的切面示意圖如圖1所示。