[發明專利]一種離子富集離子遷移管

有效

• 申請號: 201911117795.3
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110828281B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 陳創;厲梅;肖瑤;蔣丹丹;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: H01J49/06
• 分類號: H01J49/06
• 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

1.一種離子富集離子遷移管，所述離子遷移管為一中空柱狀腔體，在腔體兩端分別設置反應離子產生裝置離子源（1）以及離子接收裝置法拉第盤（5）；在腔體內部位于離子源（1）和法拉第盤（5）之間設置離子門（3），將腔體內部分成兩個區域，其中離子源（1）和離子門（3）之間構成離子富集區（2），離子門（3）和法拉第盤（5）之間構成離子遷移區（4）；其特征在于：

離子富集區（2）由M個以上環狀平板電極（6）與M-1個以上環狀平板絕緣體（7）交替疊合構成；M為大于等于4的正整數；

離子富集區（2）的內徑沿離子源指向法拉第盤方向逐漸減小，且離子富集區（2）內表面上設置有可累積靜電荷的絕緣涂層（8），絕緣涂層（8）厚度為0.5 ~ 3mm；絕緣涂層（8）表面可累積電荷并形成穩定電荷沉積層，電荷沉積層產生指向離子富集區（2）內部的徑向靜電場；

離子富集區（2）的環狀平板電極（6）上施加相同極性直流電壓，且相鄰電極之間的電壓差值沿離子源（1）指向法拉第盤（5）方向逐漸減小，于離子富集區（2）內部形成非均勻直流電場。

2.根據權利要求1所述的離子遷移管，其特征在于：所述的直流電場滿足E/N 大于0 至小于等于4 Td之間，其中E表示電場強度，N表示氣體分子數密度。

3.根據權利要求1所述的離子遷移管，其特征在于：所述的離子遷移區（4）上靠近法拉第盤（5）側設置有進氣口（9）；離子源（1）上設置有進氣口（10）和出氣口（11）。

4.根據權利要求1所述的離子遷移管，其特征在于：所述的離子門（3）為Tyndall-Powell型離子門；

所述的離子源（1）為在大氣壓條件下能夠離子化樣品分子的任意離子源。

5.根據權利要求1-4任一所述的離子遷移管，其特征在于：載帶有待測樣品的氣體通過離子源（1）上設置的樣品氣入口（10）進入到離子源（1）中，樣品分子在離子源（1）中被離子化成樣品離子；

樣品離子進入離子富集區（2）后，部分離子在離子富集區（2）內非均勻直流電場作用下遷移至絕緣涂層（8）表面并形成穩定的電荷沉積層，電荷沉積層產生指向離子富集區（2）內部的徑向靜電場；

在非均勻電場和徑向靜電場共同作用下，離子富集區（2）內的離子向著離子門（3）運動時在軸向和徑向被同時富集，離子門（3）前的離子濃度獲得顯著提高；

離子通過周期開啟的離子門（3）進入到離子遷移區（4），在其中均勻直流電場的驅動下先后到達法拉第盤（5），并被轉換成電流強度對時間的譜圖信息輸出；

另一路氣體從離子遷移區（4）上設置的漂氣入口（9）進入離子遷移區（4）內部并沿著與離子飛行方向相反的方向流出離子遷移區（4），最終與載帶有待測樣品的氣體一起從離子源（1）上設置的出氣口（11）流出離子遷移管。

6.根據權利要求5所述的離子遷移管，其特征在于：所述載帶有待測樣品的氣體和另一路氣體為包括O₂、N₂、CO₂、H₂、Ar在內的任一氣體或者二種以上氣體混合物。