[發(fā)明專利]一種具有正負離子存儲和切換功能的電離源

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011477063.8
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN114628227A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王愛博;王衛(wèi)國;黃衛(wèi);李楊;楊俊超;李海洋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: H01J49/16
• 分類號: H01J49/16
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 周媛媛;李馨

本發(fā)明公開了一種具有正負離子存儲和切換功能的電離源，屬于分析化學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域。包括VUV燈，四個環(huán)形切換電極，三個絕緣電極環(huán)、電離反應(yīng)區(qū)，正離子存儲區(qū)、負離子存儲區(qū)、切換電極，本發(fā)明的電離源設(shè)置有獨立的正負存儲區(qū)，可以實現(xiàn)同一電離源內(nèi)正負離子的分離和存儲，在分析檢測一種極性離子時，另一種離子進行存儲，從而實現(xiàn)離子的利用率、避免正負離子復(fù)合以保證靈敏度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分析化學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種離子型分析儀器用的高效正負離子存儲和切換電離源。

背景技術(shù)

質(zhì)譜、離子遷移譜等離子檢測儀器在公共安全、環(huán)境衛(wèi)生、醫(yī)療等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。它們都屬于離子型檢測器，包括電離源、離子傳輸系統(tǒng)、離子檢測器等構(gòu)成。其中，電離源性能的高低直接影響到最低檢測限。電離源主要包括放射源、放電電離源、光電離源、電噴霧電離源等。其中大多數(shù)屬于雙極性電離源，即電離源中同時產(chǎn)生等量的正負離子。在離子引入過程中分為兩種形式：(1)正負離子同時引入，缺點是傳輸過程中正負離子會發(fā)生復(fù)合，降低靈敏度；(2)利用電場將正負離子分離，缺陷是只能利用單一極性的離子，另一種極性離子會浪費掉。

發(fā)明專利CN201710507343.0公開了一種離子注入裝置包括：主離子源、至少一個備用離子源、用于改變接入的離子源種類的離子源切換裝置及用于使所述備用離子源和/或主離子源發(fā)射的離子進入篩選裝置的離子通道。通過上述方式，通過設(shè)置至少一個備用離子源的方式，在某一離子源需要停機維修時通過切換離子源使得其它離子源與篩選裝置相連，保證離子注入裝置可以連續(xù)工作，實現(xiàn)產(chǎn)品制造過程中的連續(xù)性。但是該發(fā)明僅通過不同電離源之間的更換，并非兩種極性離子的切換、沒有解決離子利用率的問題。發(fā)明專利CN201811381338.0公開了一種用于質(zhì)譜分析的正負離子通用光電離源，其具體結(jié)構(gòu)包括真空紫外光源、氟化鎂光窗、進樣管路、負離子電離區(qū)、第一錐孔電極、正離子電離區(qū)、第二錐孔電極、抽氣泵、真空泵、靜電傳輸透鏡組和離子出口。通過合理的差分真空及電極結(jié)構(gòu)設(shè)計，巧妙地將正離子光電離源和負離子光電離源相結(jié)合，并使其運行在各自合適的工作氣壓，從而實現(xiàn)對分析物同時進行正負離子高靈敏光電離，拓寬質(zhì)譜儀器的電離范圍，增強質(zhì)譜儀器的定性能力。該發(fā)明的缺點是采用兩個VUV燈分別產(chǎn)生正負離子，增加了耗材數(shù)量。另外，設(shè)置了兩個區(qū)域通過控制分子泵的抽氣速度形成不同氣壓區(qū)，以實現(xiàn)正離子電離區(qū)和負離子電離區(qū)，增加了設(shè)備的復(fù)雜程度。然而，針對改善電離源中正負離子利用率低和正負離子復(fù)合導(dǎo)致的靈敏度降低的相關(guān)研究目前還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決同一電離源內(nèi)正負離子的利用率低、正負離子復(fù)合降低靈敏度等技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種具有正負離子存儲和切換功能的電離源，所述電離源中設(shè)計了正負離子存儲區(qū)，通過調(diào)控電極上的電壓，實現(xiàn)一種極性離子分析的同時、另一種相反極性離子的存儲，從而提高離子利用率、避免正負離子復(fù)合。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種具有正負離子存儲和切換功能的電離源，包括真空紫外燈(VUV燈)10，四個環(huán)形切換電極1、2、3、4，三個絕緣電極環(huán)5、6、7、電離反應(yīng)區(qū)12，正離子存儲區(qū)11、負離子存儲區(qū)13；正離子存儲區(qū)11、負離子存儲區(qū)13分別位于電離反應(yīng)區(qū)12的兩側(cè)，且同軸放置；四個環(huán)形切換電極中每兩個相鄰電極分別組成正離子存儲區(qū)11、電離反應(yīng)區(qū)12、負離子存儲區(qū)13，且依次排列；VUV燈10與電離反應(yīng)區(qū)12同軸設(shè)置，電離反應(yīng)區(qū)12與VUV燈光窗正對的一側(cè)設(shè)有光通過孔9，VUV燈10與光通過孔9密封設(shè)置；與VUV燈光窗正對的電離反應(yīng)區(qū)另一側(cè)設(shè)有樣品和試劑分子入口8；位于兩端的環(huán)形切換電極1、4上施加電壓不同，一端為射頻電壓、另一端為直流電壓。

進一步的，正離子檢測模式下，環(huán)形切換電極1施加射頻電場用于負離子存儲，環(huán)形切換電極2、3、4上的電勢依次降低，制備電離樣品；負離子檢測模式下，環(huán)形切換電極1施加射頻電場用于正離子存儲，環(huán)形切換電極2、3、4上的電勢依次升高，制備電離樣品。

進一步的，電離源的正負離子切換頻率為0.01Hz～10kHz；