[發明專利]離子遷移管

在審

• 申請號: 201810094840.7
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108039312A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 張融;李林;解彬
• 申請（專利權）人: 譜瑞科技（大連）有限公司
• 主分類號: H01J49/06
• 分類號: H01J49/06;H01J49/02;H01J49/10
• 代理公司: 大連萬友專利事務所 21219
• 代理人: 王發

本發明公開了一種離子遷移管，包括電離源裝置、離子反應裝置、離子漂移裝置、離子檢測裝置和外管，離子反應裝置、離子漂移裝置、離子檢測裝置依次安裝在外管內，電離源裝置與外管的一端螺紋連接，并頂緊到離子反應裝置上，外殼與外管的另一端螺紋連接，并頂緊到離子檢測裝置上，所述的離子漂移裝置由絕緣環和電極環依次交叉排列組成，相鄰的兩個電極環之間由分壓電阻焊接連接在一起，絕緣環和電極環的內孔空間構成離子遷移區。離子遷移管的外管和絕緣環都采用導熱率高的陶瓷材料。本發明的有益效果是改善遷移管的密封結構，提高加熱升溫速率，減少遷移管在切換正負離子模式時的弛豫時間，簡化工藝，并提高遷移管的一致性和可靠性。

技術領域

本發明涉及一種離子遷移管。

背景技術

離子遷移譜(IMS)技術是20世紀70年代發展起來的一種微量化學物質的分析技術。離子遷移譜技術利用氣相分子的電離和離子分子反應，產生待測物質離子，根據電場中離子遷移率的差異進行離子的分離和測定。離子遷移譜技術的原理和方法比常用的質譜分析技術要簡單得多，在大氣壓下就可以進行樣品的分離和分析，適合現場快速檢測和分離。既可以用于氣體樣品的檢測，也可以通過熱解析方等方法用于液體樣品甚至固體樣品的檢測。儀器容易實現便攜式而且可靠性較高，成本較低。離子遷移譜是世界上最常用的快速檢測技術之一，在許多領域都有廣泛的應用，例如在對化學毒劑，爆炸物和毒品的痕量檢測方面的應用已經相當的成熟。

離子遷移譜的基本原理是在大氣壓條件下，氣相離子在外加電場中運動。不同種類的離子因質量、電荷數、碰撞截面等特性參數的差異，在均勻電場中具有不同的遷移速率，因而離子到達檢測器所需要的時間不同，實現分離檢測。離子遷移譜的核心部件是離子遷移管，主要由電離源，反應區，離子門，遷移區，柵網，和離子檢測器構成。其中電離源的作用是直接電離樣品分子，或者通過提供能夠電離樣品分子的反應試劑離子，經過分子離子反應機制使待測樣品分子轉化成離子。遷移管內離子的產生，分離，檢測的過程，可以描述如下。載氣攜帶樣品分子進入離子遷移管，在反應區內被電離源直接電離，或者通過與反應試劑離子發生分子離子反應，形成相應的待測物質離子；在離子門的控制下，待測離子周期性的進入遷移區，在遷移電場的作用下，不同種類的離子因遷移速度的不同而先后到達離子檢測器，形成電流信號；通過微電流放大器進行放大，并由數據采集卡進行采集，最終輸入計算機系統進行數據處理，并繪出譜圖。遷移區內通常使用與離子運動方向相反的漂氣，在保證遷移區清潔的同時，可以提高離子遷移譜的分辨能力。

圖1是離子遷移管的結構示意圖。離子遷移管的原理和檢測性能要求離子遷移管中的電場是均勻的，為了保證在遷移管內部建立一個徑向(軸向)的均勻電場，通常都是使用金屬導電環與絕緣體絕緣環交替組成的管狀結構來實現，通過遷移管外部分壓板的連接電極棒在相鄰金屬環上施加適當的電壓差，在遷移管內產生所需的徑向均勻電場。然而，組成管狀的金屬環和絕緣環之間的縫隙很難實現氣密性。因此，為了同時保證離子遷移管的密閉性并建立比較均勻的電場，通常都采用一個絕緣材料所制成的內管來保證遷移管的密封。為了在遷移管中建立均勻的電場，需要在內管的外部交替套上平行的金屬環和絕緣環，通過在這些金屬電極環上分別施加不同的電壓來實現遷移管內管中的徑向均勻電場。每一個電極環上都帶有一個電極棒與分壓板相連。分壓板位于遷移管之外，是由一系列高阻值電阻串聯而成的分壓電路，可以產生階梯遞降的電壓，通過電極棒傳遞給遷移管電極。

為了減少遷移管檢測儀的體積，降低儀器的復雜程度，通常使用單個離子遷移管，通過切換正負離子工作模式，來實現檢測負離子樣品和正離子樣品的目的。然而，上述內管結構有一個主要缺陷，就是正負離子模式之間的切換需要比較長的時間。這是因為在正負離子模式進行切換的過程中，內管表面中間部位的那些吸附在內管管壁上的殘留電荷有比較長的擴散距離因而需要比較長的擴散時間才能與內管兩端的金屬電極實現中和。