[發明專利]一種空間聚焦的圓錐形離子遷移管

有效

• 申請號: 201711272293.9
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN109887826B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 王衛國;黃衛;李海洋;厲梅
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01J49/06
• 分類號: H01J49/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明公開了一種空間聚焦的離子遷移管，包一種空間聚焦的圓錐形離子遷移管，包括圓筒形離子源、圓錐形絕緣基底，于離子源內部同軸設有圓柱形導流體，離子源與導流體之間留有作為氣體出口的圓環形電離反應空腔；本發明可以實現大氣壓下離子的空間聚焦，將大體積內的離子匯聚到軸心區域，提高了離子濃度，從而提高了檢測時的靈敏度；同時，該錐形結構的遷移譜與質譜聯用，可以極大提高離子的利用效率，提高質譜的檢測靈敏度。

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離子遷移管，可以離子源位于錐底，而檢測器位于錐尖附近。這樣可以實現在很大體積內產生大量的離子，并利用錐形結構設計實現離子向軸線聚焦，實現：(1)提高靈敏度和信噪比；(2)便于與質譜聯用，減少傳統結構離子遷移譜的進樣損失，提高離子利用效率；通過調節錐形的尺寸實現不同大小質譜進樣口的需要。

背景技術

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。

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，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，減小背景噪聲，提高信噪比。傳統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 MassSpectrometry 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：

所述的一種空間聚焦的圓錐形離子遷移管，包括圓筒形離子源、圓錐形絕緣基底，于離子源內部同軸設有圓環形電離反應空腔，離子源與導流體之間留有作為氣體出口的圓環形電離反應空腔；圓環形電離反應空腔下底面四周邊緣與離子源一端面密閉連接；絕緣基底置于一左右二端開口的圓錐臺形筒體內，絕緣基底的底面面向導流體的一個端面放置，并與導流體同軸，于絕緣基底外表面沿其軸向設有2個以上的分離電極対，每個分離電極対均包括一軸截面為等腰梯形的筒狀內電極和與之平行的軸截面為等腰梯形的筒狀外電極；筒狀內電極同軸套置于絕緣基底表面，外電極同軸套設于筒狀內電極外部；于圓柱形導流體和圓錐形絕緣基底之間垂直于軸線方向設有離子門；于離子門與圓環形電離反應空腔之間設有樣品入口；

于絕緣基底的頂角處沿其軸向遠離絕緣基底的方向依次設有圓筒形屏蔽電極、圓形法拉第盤檢測電極，屏蔽電極、法拉第盤檢測電極與絕緣基底同軸，并均置于圓錐臺形筒體內，圓錐臺形筒體下底面四周邊緣與法拉第盤檢測電極四周邊緣密閉連接，法拉第盤檢測電極中部設有作為漂氣入口的通孔。

所述的空間聚焦的圓錐形離子遷移管，其特征在于：所述絕緣基底的錐尖在軸線所在平面的投影夾角在0到180°之間。

所述的空間聚焦的圓錐形離子遷移管，其特征在于：所述筒狀內電極與外電極的間距在0到1cm之間。

所述的空間聚焦的離子遷移管，分離電極対，施加直流電壓：從離子源向法拉底盤檢測電極順序排布的分離電極対上施加的電壓差逐漸降低，利用不同電極對之間形成的電場使離子向軸心匯聚。

本發明的優點是：