[發明專利]一種時域增強離子遷移管

在審

• 申請號: 202011329365.0
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112490109A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 陳創;厲梅;蔣丹丹;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: H01J49/06
• 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

1.一種時域電場增強離子遷移管，所述離子遷移管為環狀導電極片(6)和環狀絕緣極片(7)依次交替同軸疊合構成的中空柱狀腔體；于腔體兩端分別設置離子源(1)以及離子接收極(5)；在腔體內部位于離子源(1)和離子接收極(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)之間構成電離區(2)，離子門(3)和離子接收極(5)之間構成遷移區(4)；其特征在于：

離子源(1)、環狀導電極片(6)、離子門(3)和離子接收極(5)依次經分壓電阻(8)串連，離子源(1)與直流高壓電源的高壓輸出端子連接、離子接收極(5)與接地，構成電連接，于離子遷移管內形成初始遷移電場；

電離區(2)由M+1個環狀導電極片(6)與M個環狀絕緣極片(7)構成；M為大于等于3的正整數；電離區(2)內相鄰的二個環狀導電極片經光耦開關(9)相連，即M+1個環狀導電極片依次經M個光耦開關(9)串連。

2.根據權利要求1所述的離子遷移管，其特征在于：

電離區(2)由M+1個環狀導電極片(6)與M個環狀絕緣極片(7)構成；M為大于等于3的正整數；電離區(2)內相鄰的二個環狀導電極片經光耦開關(9)相連，即沿離子源(1)至離子門(3)方向，電離區(2)的第一環狀導電極片和第二環狀導電極片與第一光耦開關相連接，第二環狀導電極片和第三環狀導電極片與第二光耦開關相連接，......，第M-1環狀導電極片和第M環狀導電極片與第M-1光耦開關相連接，第M環狀導電極片和第M+1環狀導電極片與第M光耦開關相連接；

在第零預設時間間隔t₀內，所述第一光耦開關、第二光耦開關、......、第M-1光耦開關和第M光耦開關為斷開狀態，遷移區(4)內維持初始遷移電場，離子門(3)打開，電離區(2)中的離子經離子門(3)進入遷移區(4)形成離子團；

在第一預設時間間隔t₁內，所述第一光耦開關為導通狀態，第二光耦開關、第三光耦開關、......、第M-1光耦開關和第M光耦開關為斷開狀態，離子門(3)關閉，于遷移區(4)內形成強度增強的第一遷移電場，電離區(2)中的離子被阻斷在離子門(3)處，遷移區(4)中的離子團，在第一遷移電場的作用下時域寬度被第一次壓縮，離子電流密度被第一次增強；在第二預設時間間隔t₂內，所述第一光耦開關、第二光耦開關為導通狀態，第三光耦開關、......、第M-1光耦開關和第M光耦開關為斷開狀態，離子門(3)關閉，于遷移區(4)內形成強度增強的第二遷移電場，遷移區(4)中的離子團，在第二遷移電場的作用下時域寬度被第二次壓縮，離子電流密度被第二次增強；……；在第M-1預設時間間隔t_m-1內，所述第一光耦開關、第二光耦開關、......、第M-2光耦開關和第M-1光耦開關為導通狀態，第M光耦開關為斷開狀態，離子門(3)關閉，于遷移區(4)內形成強度增強的第M-1遷移電場，遷移區(4)中的離子團，在第M-1遷移電場的作用下時域寬度被第M-1次壓縮，離子電流密度被第M-1次增強；在第M預設時間間隔t_m內，所述第一光耦開關、第二光耦開關、......、第M-1光耦開關和第M光耦開關為導通狀態，離子門(3)關閉，于遷移區(4)內形成強度增強的第M遷移電場，遷移區(4)中的離子團，在第M遷移電場的作用下時域寬度被第M次壓縮，離子電流密度被第M次增強，并最終被離子接收極(5)接收，形成兼具超高分辨能力和超高靈敏度的離子遷移譜圖；

所述第M遷移電場的強度高于第M-1遷移電場的強度，第M-1遷移電場的強度高于第M-2遷移電場的強度，……，第二遷移電場的強度高于第一遷移電場的強度，第一遷移電場的強度高于初始遷移電場的強度。

3.根據權利要求1或2所述的離子遷移管，其特征在于：

所述初始遷移電場、第一遷移電場、第二遷移電場、……、第M-1遷移電場和第M遷移電場滿足E/N大于0至小于等于4Td之間，其中E表示電場強度，N表示氣體分子數密度。

4.根據權利要求1所述的離子遷移管，其特征在于：在遷移區(4)靠近離子接收極(5)一端的側壁上設置有漂氣入口(10)，在電離區(2)靠近離子源(1)一端的側壁上設置有樣品氣體入口(11)和尾氣出口(12)。