[發(fā)明專(zhuān)利]一種使用快速脈沖電子源的無(wú)離子快門(mén)的離子遷移譜儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710263348.3
• 申請(qǐng)日: 2017-04-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107026067B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙永建;張向平;陳興威
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): H01J49/08
• 分類(lèi)號(hào): H01J49/08;H01J49/14
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及分析儀器與檢測(cè)領(lǐng)域，一種使用快速脈沖電子源的無(wú)離子快門(mén)的離子遷移譜儀，包括由燈絲、抽取柵格、加速電極、氮化硅膜、玻璃管、電極、加速電壓源組成的具有脈沖工作模式的電子源，離子化區(qū)域和漂移區(qū)域組成的漂移管，所述漂移管內(nèi)具有環(huán)形電極，漂移管的起始端直接與電子源的加速電極連接并密封，加速電極中心孔與漂移管連通，使得離子化區(qū)域緊貼氮化硅膜且不受任何限制，電子源產(chǎn)生周期性的電子束流，進(jìn)行待測(cè)氣體離子化，每個(gè)脈沖周期中的離子化后的待測(cè)氣體形成一個(gè)離子包，產(chǎn)生的不同種類(lèi)的離子能夠直接進(jìn)入漂移區(qū)域被分離，先后到達(dá)法拉第探測(cè)器被檢測(cè)；能夠通過(guò)調(diào)節(jié)加速電壓源的輸出電壓來(lái)在儀器靈敏度和分辨率之間做選擇。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分析儀器與檢測(cè)領(lǐng)域，尤其是一種構(gòu)造簡(jiǎn)單有效的一種使用快速脈沖電子源的無(wú)離子快門(mén)的離子遷移譜儀。

背景技術(shù)

離子遷移譜儀是一種快速的靈敏的微量氣體分析儀器，其測(cè)量的原理是基于待測(cè)分析物的初始離子化過(guò)程。離子遷移譜的工作原理是：樣品由載氣帶入電離反應(yīng)區(qū)后，載氣分子和樣品分子在離子源的作用下發(fā)生一系列的電離反應(yīng)和離子-分子反應(yīng)，形成各種產(chǎn)物離子。在電場(chǎng)的驅(qū)使下，這些離子通過(guò)周期性開(kāi)啟的離子快門(mén)進(jìn)入漂移區(qū)。在與逆流的中性漂移氣體分子不斷碰撞的過(guò)程中，由于這些離子在電場(chǎng)中各自遷移速率不同，使得不同的離子得到分離，先后到達(dá)收集極被檢測(cè)。

大多數(shù)離子遷移譜儀使用放射性的電子源如⁶³Ni或³H等，使用這些放射性材料的缺點(diǎn)是受到法律限制而難以得到，而且電子發(fā)射的強(qiáng)度是預(yù)先確定的，在使用過(guò)程中無(wú)法控制或使其失效，由于放射性電子源的明顯缺點(diǎn)，其替代物包括：紫外光致電離燈、電暈放電、X射線光源、非放射性電子源。但是，紫外光致電離和電暈放電產(chǎn)生的譜與放射性電子源的譜不一樣，所以這兩種方法不適用。X射線光源產(chǎn)生與射性電子源相似的譜但是缺點(diǎn)是有非常高的穿透深度，這樣就需要改動(dòng)裝置來(lái)防止漂移區(qū)域中漂移氣體的離子化，因此使用非放射性電子源具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)有的離子遷移譜儀是使用復(fù)雜的離子快門(mén)機(jī)構(gòu)來(lái)生成待測(cè)氣體分子在離子化后的小離子包，待測(cè)氣體離子化后，是通過(guò)周期性開(kāi)啟的一個(gè)離子快門(mén)進(jìn)入漂移區(qū)的，構(gòu)造明顯復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明目的是使用非放射性的電子源來(lái)對(duì)待測(cè)氣體離子化并省略現(xiàn)有技術(shù)中的離子快門(mén)，實(shí)現(xiàn)的方法是采用具有脈沖工作模式的電子源來(lái)發(fā)射電子束流并周期性的離子化待測(cè)氣體，總能夠通過(guò)選擇合適的脈沖條件，使得電子源產(chǎn)生周期性的電子束流，離子化待測(cè)氣體，每個(gè)脈沖周期中的離子化后的待測(cè)氣體形成一個(gè)離子包，并能夠直接進(jìn)入漂移區(qū)域被分離，先后到達(dá)法拉第探測(cè)器被檢測(cè)。

本發(fā)明沒(méi)有受限制的離子化區(qū)域，是使用一個(gè)脈沖非放射性電子源來(lái)實(shí)現(xiàn)初始離子化的無(wú)快門(mén)的離子遷移譜技術(shù)，使用發(fā)射電流可控的電子源的優(yōu)點(diǎn)是：其可以在快速脈沖模式下工作，并有高電子強(qiáng)度，通過(guò)優(yōu)化幾何構(gòu)型和開(kāi)發(fā)快速控制電路，可以得到非常短的高強(qiáng)度電子發(fā)射脈沖來(lái)進(jìn)行離子化，脈沖寬度可調(diào)至幾納秒；另外，本發(fā)明省略了附加的反應(yīng)腔，離子包可以在漂移管的開(kāi)始處直接產(chǎn)生，因此能夠代替現(xiàn)有的復(fù)雜的離子快門(mén)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明與使用非放射性電子源和附加的快門(mén)的離子遷移譜儀相比，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)和電路，另外，一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)改變離子化區(qū)域的電場(chǎng)，可以使得本裝置在不同需要的狀態(tài)下工作，一種是有更好的探測(cè)極限但能量分辨率稍低，另一種是更高的能量分辨率但探測(cè)極限稍差。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：