[發明專利]一種新型的套筒式離子遷移管

有效

• 申請號: 201711272311.3
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN109887822B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 王衛國;李海洋;陳紅;黃衛
• 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;H01J49/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明公開了一種新型套筒式離子遷移管，具體講一種套筒式高場非對稱波形離子遷移管，它包括進樣口、電離區、分離區、檢測區等，沿軸向方向依次排列。分離區由兩個及兩個以上套筒電極構成；檢測區由兩個及兩個以上套筒電極對構成。通過調控不同套筒電極的間距，可以同時實現多種化合物的同時測定；也可以獲得同一種化合物在不同分離電壓下的譜圖信息，提高識別準確性。每本發明可以同時提供兩個或兩個以上的檢測通道，實現兩個或兩個以上化合物的同時測定，縮短檢測周期；使用單一的高場非對稱性射頻電壓和直流補償電源，不需要多個電源，結構簡單、體積小，便于加工和產業化推廣。

技術領域

本發明涉及大氣壓分離分析技術，具體地說是一種新型套筒式離子遷移管，包括電離區、分離區、檢測區等，沿軸向方向依次排列。分離區由一個中心電極和兩個及兩個以上同軸、平行但不共面的套筒電極構成；檢測區由N個處于同軸心的相互平行且絕緣的圓筒狀電極構成。兩個或兩個以上的檢測電極對構成。每一對分離電極対至少一個為地電極、至少一個電極為高壓非對稱場電極。每一對檢測電極對一個電極施加正偏置電壓，一個電極施加負偏置電壓。本發明可以利用同一個非對稱電源，通過調控兩個或兩個以上的檢測通道的間距，實現兩個或兩個以上化合物的同時測定，縮短檢測周期；使用單一的高場非對稱性射頻電壓和直流補償電源，不需要多個電源，結構簡單、體積小，便于加工和產業化推廣。

背景技術

高場非對稱波形離子遷移管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>40Td，1Td＝10^-17Vcm²)、低場(E/N<2Td)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：離子的遷移率可以表示為：

K＝K₀(1+α)

其中，K為高場下離子的遷移率，K₀為低場下離子的遷移率，為高場下離子遷移率相對于低場下的變化率，其值可正可負，因物質而異。低場下α＝0。

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電極上而被中和。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管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。目前，文獻和專利報道的高場非對稱波形離子遷移管包括平板結構(200910086487.9、201310191739.0)、圓柱形結構(200810229883.8)。此前的平板結構裝置僅僅實現了單一極性(親電子性或親質子性)離子的檢測。為了提高檢測速度，減小分析時間，專利200810229883.8提出了一種并聯式、串聯式組合式高場非對稱波形離子遷移管，通過設置二個或二個以上的地電極套筒；但是由于要對樣品進行分流，會減小目標化合物濃度、導致檢測靈敏度下降。另外，陣列式結構往往需要多個高場非對稱性射頻電壓和直流補償電源，不利于微型化和產業化推廣。

本發明提供了一種套筒式高場非對稱波形離子遷移管，通過一體化設計加工，使用單一的高場非對稱性射頻電壓和直流補償電源，實現多化合物同時測定，減小分析時間、實現高通量分析。

發明內容