[發明專利]一種二維分離離子遷移管

有效

• 申請號: 201911117643.3
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110828279B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 陳創;厲梅;陳紅;肖瑤;李海洋
• 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;H01J49/26;G01N27/62
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 鄭偉健

1.一種二維分離離子遷移管，包括自左至右依次設置的離子源（1）、差分遷移率離子分離通道（2）、遷移時間離子分離通道（3）和離子接收極（4）；其特征在于：

遷移時間離子分離通道（3）為環狀電極（11）和環狀絕緣體（12）同軸交替疊合構成的中空筒體，遷移時間離子分離通道（3）內設置離子門（32），離子門與遷移時間離子分離通道（3）同軸，離子門（32）將遷移時間離子分離通道（3）分為離子緩沖區（31）和離子遷移區（33）；離子接收極（4）含有可接收離子的法拉第盤（5），離子接收極（4）與遷移時間離子分離通道（3）的右端經環狀絕緣體（11）絕緣密封連接，于離子接收極（4）上開設沿軸向的通孔，作為漂氣入口（9）；離子接收極（4）、法拉第盤（5）、遷移時間離子分離通道（3）保持同軸；

于遷移時間離子分離通道（3）的左側設置絕緣筒體（6），絕緣筒體（6）為左端密閉、右端開口的圓柱形筒體，絕緣筒體右端與遷移時間離子分離通道（3）左端經環狀絕緣體（11）絕緣密封連接；于絕緣筒體（6）左側內底面沿筒體軸線開設有通孔，作為載氣入口（7）；于絕緣筒體（6）靠近左端的側壁上設有離子源（1），離子源開口指向筒體內部，與筒體內部相連通；

于絕緣筒體（6）內部設有二個相互間隔、平行放置的第一分離電極（21）和第二分離電極（22），圓板狀第一分離電極（21）和第二分離電極（22）的板體表面與絕緣筒體（6）軸線相垂直，第一分離電極（21）和第二分離電極（22）的外緣與絕緣筒體（6）內壁面密閉連接，第一分離電極（21）位于離子源（1）和第二分離電極（22）之間；于絕緣筒體（6）的側壁上開設二個位于同一徑向平面內、沿圓周均布的通孔作為吹掃氣入口（8）和出氣口（10），吹掃氣入口（8）和出氣口（10）所在徑向平面位于第一分離電極（21）和第二分離電極（22）所在徑向平面之間；第一分離電極靠近徑向邊緣位置開設有通孔，作為離子入口（23），第二分離電極軸線位置開設有通孔，作為離子出口（24）；離子入口（23）靠近吹掃氣入口（8），離子源（1）、離子入口（23）、吹掃氣入口（8）、出氣口（10）、離子出口（24）位于同一軸向平面內；

第一分離電極（21）、離子入口（23）、吹掃氣入口（8）、出氣口（10）、第二分離電極（22）、離子出口（24）構成差分遷移率離子分離通道（2）；

第一分離電極（21）和離子接收極（4）分別與第一電壓和大地相連接，第二分離電極及遷移時間離子分離通道（3）的各電極經分壓電阻鏈與第一分離電極（21）和離子接收極（4）相連接；第一電壓為周期可調、占空比為50%的方波電壓，方波電壓高低電平的極性相反、電壓絕對值相同；

一路吹掃氣經吹掃氣入口（8）引入差分遷移率離子分離通道（2），經出氣口（10）流出差分遷移率離子分離通道（2），吹掃氣以某一設定流速步長從低流速向高流速進行周期性流速掃描；吹掃氣流速步長的維持時間為第一方波電壓周期的整數倍；所述離子門（32）為三平行柵離子門，平行柵極為能夠透過離子的金屬網柵或金屬線柵。

2.一種權利要求1所述離子遷移管的應用，其特征在于：載帶有待測樣品的載氣經載氣入口（7）進入內部電場方向周期性切換的離子遷移管內，被離子源（1）電離生成正、負樣品離子，正、負樣品離子被載氣載帶首先進入差分遷移率離子分離通道（2）內，在其中氣流場的作用下，樣品離子被分離并引入離子緩沖區（31）內；離子緩沖區（31）內的離子通過脈沖開啟的離子門（32）進入離子遷移區（33）內，在其中分離電場驅動下先后到達法拉第盤（5），并被轉化成電流強度對時間的正、負離子譜圖信息輸出；

在上述過程進行的同時，一路漂氣從離子接收極（4）上設置的漂氣入口（9）進入遷移時間離子分離通道（3）內部并沿著與離子飛行方向相反的方向流動，最終與載氣、吹掃氣一起從差分遷移率離子分離通道的出氣口（10）流出離子遷移管。