[發明專利]一種自動富集離子的離子門控制方法

有效

• 申請號: 202011329428.2
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112490108B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 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: H01J49/00
• 分類號: 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

1.一種自動富集離子的離子門控制方法，該方法適用于離子遷移管的離子門，所述離子遷移管為環狀電極(6)和環狀絕緣體(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：

離子門(3)由4個以上條狀電極從上至下平行間隔設置構成，從上至下，奇數的條狀電極作為第一門電極(3-1)，偶數的條狀電極作為第二門電極(3-2)；或，由同幾何中心的環狀電極同幾何中心從內至外間隔設置構成；從內至外，奇數的環狀電極作為第一門電極(3-1)，偶數的環狀電極作為第二門電極(3-2)；

離子源(1)、環狀電極(6)和離子接收極(5)分別經分壓電阻鏈(8)與直流高壓電源的高壓輸出端子及大地構成電氣連接，于離子遷移管內形成沿離子源(1)至離子接收極(5)方向線性降低的電壓分布，其中，電離區(2)內緊鄰離子門(3)的環狀電極(6-1)在離子遷移管內的位置電壓為V₁，遷移區(4)內緊鄰離子門(3)的環狀電極(6-2)在離子遷移管內的位置電壓為V₃，電壓V₁高于電壓V₃；

第一門電極(3-1)、第二門電極(3-2)分別與兩個脈沖直流高壓電源相連，按照第一預設時間間隔t₁、第二預設時間間隔t₂、第三預設時間間隔t₃依次于第一門電極(3-1)、第二門電極(3-2)施加電壓；

在第一預設時間間隔t₁內，第一門電極(3-1)施加與環狀電極(6-1)位置電壓V₁相同的電壓，第二門電極(3-2)施加電壓V₂，電壓V₂等于電壓V₁與電壓V₃加和的一半，離子門(3)關閉，電離區(2)內形成沿離子源(1)至離子門(3)方向電場強度逐漸降低的非均勻第一直流電場，離子源(1)產生的離子流在第一直流電場的驅動下向著離子門(3)運動，離子流的離子數密度逐漸升高，并被截止于離子門(3)所在的平面處；

在第二預設時間間隔t₂內，第一門電極(3-1)與第二門電極(3-2)均施加電壓V₂，離子門(3)打開，電離區(2)內形成沿離子源(1)至離子門(3)方向電場強度一致的均勻第二直流電場，第二直流電場的強度高于第一直流電場的強度，電離區(2)內離子流的離子電流密度被第二直流電場增強，并在第二直流電場的驅動下經離子門(3)進入遷移區(4)內形成離子團；

在第三預設時間間隔t₃內，第一門電極(3-1)施加電壓V₄，第二門電極(3-2)施加電壓V₅，電壓V₁高于電壓V₄高于電壓V₂高于電壓V₅高于電壓V₃，電壓V₄與電壓V₂的差值等于電壓V₂與電壓V₅的差值，離子門(3)關閉，離子遷移管內形成沿離子源(1)至離子接收極(5)方向電場強度一致的均勻第三直流電場，電離區(2)中的離子被截止在離子門(3)所在的平面處，遷移區(4)內離子團在第三直流電場驅動下依照離子遷移率差異先后被離子接收極(5)接收，形成高靈敏度離子遷移譜圖。

2.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于：

條狀電極為金屬絲或纏繞于圓柱體上的螺旋線狀電極或金屬片或金屬網片；

環狀電極為圓環狀電極或方環狀電極。

3.根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于：

第一預設時間間隔t₁的值介于0.001ms～1ms之間，第二預設時間間隔t₂的值介于0.001ms～0.2ms之間，第三預設時間間隔t₃的值介于0.2ms～10ms之間。

4.根據權利要求1或3所述的控制方法，其特征在于：以第一預設時間間隔t₁、第二預設時間間隔t₂和第三預設時間間隔t₃的加和構成離子門工作的一個完整時間周期；

離子遷移管工作時，離子門的第一門電極(3-1)、第二門電極(3-2)上所施加電壓按照所述時間周期進行周期性循環調節。