[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

本發明公開一種基于差分遷移率離子遷移譜和遷移時間離子遷移譜二維正交聯用離子遷移管。其特征在于，差分遷移率離子分離通道與遷移時間離子分離通道采用串級連接方式，實現目標物離子的高分辨二維分離；差分遷移率離子分離通道由雙平行分離極板構成，與遷移時間離子分離通道相垂直，差分遷移率離子分離通道的離子出口位于遷移時間離子分離通道的軸線上，實現離子的高效傳輸；差分遷移率離子分離通道、遷移時間離子分離通道中各電極通過分壓電阻鏈與同一供電電源相連接，電源的輸出電壓以方波形式周期性變化，方波占空比50％，實現離子遷移管內正負離子的全景式檢測。該離子遷移管結構簡單、現場適用性強，可以準確識別復雜基質中目標物，并節省樣品使用量。

技術領域

本發明公開一種二維分離離子遷移管，具體地說，是一種利用差分遷移率離子遷移譜和遷移時間離子遷移譜的串級結合實現二維分離，同時利用快速電極性切換實現正負離子同測的離子遷移管技術。

背景技術

離子遷移譜(IMS)是20世紀70年代初出現的一種氣相離子分離檢測技術。相比質譜技術，IMS的離子分辨能力比較弱。但是，IMS具有高靈敏、大氣壓下工作、儀器便攜等優點。目前，IMS除了在炸藥、毒品現場篩查等國家、公共安全領域中發揮著主流技術的作用外，其與氣相色譜、液相色譜的聯用在環境污染、食品安全、生物醫藥研究領域的現場快速檢測中也發揮著越來越重要的作用。

IMS根據離子遷移率分離方式可分為遷移時間離子遷移譜(DTIMS)、非對稱場離子遷移譜(DMS/FAIMS)、差分遷移率離子遷移譜(DMA)、呼吸式離子遷移譜(AIMS)等等。其中，DTIMS利用均勻直流弱電場(E/N4Td,E表示電場強度、N表示氣體的分子數密度)中不同離子通過相同距離所需時間的差異進行離子分離分析，是應用最廣泛的IMS技術。相對于質譜、色譜等，IMS技術分辨能力普遍較低，例如，DTIMS通常在40～50之間，DMS在10～20之間，DMA在10～20之間。單一的IMS技術，通常難以滿足現場快速檢測復雜樣品對分辨能力的需求。因此，構建基于IMS技術的二維甚至三維聯用系統，保持儀器對現場檢測適應性的同時獲得高分辨能力和峰容量，是IMS技術研究的一個重要方向。

DMA是一種利用相互垂直的電場和氣流場中離子空間偏移量的差別實現離子分離技術，具有體積小，結構簡單等特點。早期用于氣溶膠等顆粒物粒徑的檢測，在環境監測、生物質譜等領域需求的推動下，DMA在近年來被嘗試用于生物大分子和氣體小分子檢測。2013年，Pomareda等人(Analyst,2013,138,3512)采用DMA對丙酮和甲苯等物質進行了檢測，并基于多變量數據處理進行定量和定性分析，研究發現DMA具有檢測速度快、功耗低等優點，但是其分辨能力無法滿足復雜基質中污染物成分分析。

Thomson(US7858927)采用DMA與質譜聯用，實現物質成分譜圖的二維識別，其中DMA工作于常壓下，而質譜工作于真空下，二者聯用需要設計復雜的真空接口裝置，并且質譜儀體積較高，難于用于現場復雜環境下污染物的檢測。李山等人(CN107818908)基于DMA與DMS構建了一種二維分離系統，但需要設計復雜的離子引出接口，將DMA中的離子引入到DMS中。另外，DMA與DMS本身分辨能力均較低，聯用后系統分辨能力提高有限。

DMA與DTIMS均使用均勻直流弱電場進行離子分離，這為它們之間的聯用提供了便利條件。本發明公開一種基于DMA和DTIMS的二維分離離子遷移管，用于對復雜基質中目標物進行正負離子全景式檢測和高分辨二維分離，提高離子遷移譜儀現場應用性能。

發明內容：

本發明的目的是構建一種可同時檢測正負離子的二維離子遷移率分離分析系統，一方面獲得高的峰容量和分辨能力，另一方面，獲得目標物的全景離子信息，從而實現復雜基質中目標物的準確識別。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

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、差分遷移率離子分離通道、遷移時間離子分離通道和離子接收極；