[發明專利]一種兩級壓縮離子門及控制方法

有效

• 申請號: 201811381284.8
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN111199865B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 李海洋;陳紅;蔣丹丹;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;H01J49/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及一種兩級壓縮離子門及控制方法。該離子門由依次設置在離子遷移管內的離子源和離子接收極法拉第盤之間的三個平行，同軸，間隔的柵網一、柵網二和柵網三組成。柵網一和離子源之間的區域為反應區，柵網三與法拉第盤之間的區域為遷移區。通過周期性控制該離子門中三個柵網之間的電場，實現離子在注入遷移區過程中的兩級壓縮。其中，離子在穿過柵網三后被壓縮一次，在穿過柵網三后面的導電環后再被壓縮一次。這種離子門和控制方法，可以對注入的離子團進行兩級壓縮，實現分辨率和靈敏度的同時提高。

技術領域

本發明涉及一種遷移譜離子門裝置和控制方法。

背景技術

離子遷移譜由于分析速度快，靈敏度高，體積小巧，操作簡單等優點，被廣泛應用于化學毒劑，炸藥，毒品等的檢測。^[1]此外由于離子遷移譜能分離同分異構體，還經常和質譜聯用檢測生物樣品。^[2]近年來，離子遷移譜的應用深入到醫療診斷領域，例如檢測呼出氣中的小分子代謝物，血液中的麻醉劑等。^[3,4]對復雜樣品的檢測，需要更高的分辨能力和靈敏度。離子門是遷移管中的關鍵零件之一，其作用是周期性的將一團離子注入到遷移區進行分離和檢測。所以，離子門的性能很大程度上決定了遷移譜的分辨能力和靈敏度。

離子遷移管中最常用的離子門是Bradbury-Nielsen gate(BN門)，^[1]這種離子門由兩組平行，絕緣，依次交替，處于同一平面的金屬絲組成。在開門時，兩組絲上的電勢相同。在關門時，在其中一組絲上疊加一個電壓，或者在兩組絲上疊加相反的電壓，使相鄰的兩根絲之間形成和遷移電場垂直的電場，以阻止離子的通過。但是實際上離子門關門時，關門電壓會在離子門前后的區域產生不均勻的電場，并在離子門后形成清空區，稀釋區和壓縮區。^[5]這些區域的存在，一方面會使注入的離子成鋸齒狀，開門時間越小，注入的離子越不均勻，產生峰拖尾現象。

離子遷移管中另一種比較常用的離子門是場切換離子門。^[1]這種離子門的結構為一個金屬柵網。在關門時，離子源的電勢比離子門的電勢稍微低，使離子被局限在離子源和離子門之間，開門時，將離子源處的電勢提高幾百甚至上千伏，將電離區的離子全部注入遷移區。這種離子門不會造成離子門附近的不均勻電場。但是它的應用范圍比價窄，不適用于電離范圍比較長的電離源，如真空紫外燈，或者本身需要維持一定電勢才能工作的電離源，如電噴霧或者電暈放電電離源。^[6]

離子門注入離子團的過程中，如果設法使離子團由高電場向低電場運動時，那么離子團會被壓縮，離子厚度變窄，密度增大。因此法拉第盤接收到的信號峰更高，更窄，分辨率和靈敏度同時被提高。

[1]EICEMAN G A,KARPAS Z,HILL JR H H.ion mobility spectrometry[M].3rded.:CRC Press,2013；

[2]JIANG W,ROBINSON R A S.Ion Mobility-Mass Spectrometry[M].JohnWileySons,Ltd,2013；

[3]JIANG D,LI E,ZHOU Q,et al.Online Monitoring of IntraoperativeExhaled Propofol by Acetone-Assisted Negative Photoionization Ion MobilitySpectrometry Coupled with Time-Resolved Purge Introduction[J].AnalyticalChemistry,2018,90(8):5280-9；