[發明專利]一種無柵網離子漏斗阱裝置及其方法和用途

有效

• 申請號: 202110614731.5
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113471054B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 何圣貴;魏龔平;任熠;劉清宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: H01J49/06
• 分類號: H01J49/06;H01J49/16;G01N27/64
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;呂少楠

1.一種離子漏斗阱裝置在氣相離子分子反應中的應用，其特征在于，所述氣相離子分子反應在離子漏斗阱裝置中發生；所述氣相離子分子反應為高氣壓、長時間氣相離子分子反應；所述高氣壓為10¹-10³Pa；所述長時間為10²-10³ms；

所述離子漏斗阱裝置包括N片環形電極片，所述環形電極片均為無柵網電極片，N≥3且為整數；相鄰的所述環形電極片間通過絕緣方式連接；每片環形電極片上均設置有圓形通孔；

所述離子漏斗阱裝置還包括反應漏斗和電壓控制單元；所述反應漏斗由所述環形電極片沿圓形通孔的軸線方向設置形成；所述電壓控制單元與環形電極片連通，以約束進入所述反應漏斗內的氣相離子；所述反應漏斗包括中空反應區，所述中空反應區由所述圓形通孔形成；所述氣相離子進入中空反應區后被約束，并在中空反應區進行離子分子反應后，排出；

所述環形電極片沿氣相離子飛行方向上依次包括：入口電極片、中間電極片和出口電極片；所述入口電極片為第1片環形電極片，所述出口電極片為第N片環形電極片，所述中間電極片為第2片至第N-1片環形電極片；

所述電壓控制單元包括直流電單元、射頻電單元和脈沖電單元；所述直流電單元包括第1直流電單元和第2直流電單元；所述射頻電單元包括第1射頻電單元和第2射頻電單元；所述脈沖電單元包括第1脈沖電單元和第2脈沖電單元；

所述氣相離子分子反應的方法中的加電方式選自下述方法：

所述第1直流電單元和第2直流電單元，分別施加于第1片環形電極片上和第N-1片環形電極片上，用于在軸向上約束氣相離子；所述第1射頻電單元和第2射頻電單元，分別施加于第1片環形電極片和第2片環形電極片上，用于在徑向上約束氣相離子；所述第1脈沖電單元和第2脈沖電單元，分別額外施加于第1片環形電極片和第N片環形電極片上，用于在軸向上約束氣相離子。

2.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述入口電極片的圓形通孔內徑為D₁，出口電極片的圓形通孔內徑為D₂，其中，D₁大于D₂；所述中間電極片的圓形通孔內徑D₃小于或等于D₁，且大于D₂；沿氣相離子飛行方向上，中間電極片的圓形通孔內徑D₃整體上呈現逐漸變小的趨勢；

和/或，所述環形電極片的材質為金屬。

3.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，相鄰環形電極片之間的間距L相同，所有環形電極片的厚度d均相同。

4.根據權利要求3所述的應用，其特征在于，間距L與環形電極片的厚度d相等；

和/或，所述相鄰環形電極片之間設置絕緣片。

5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于，所述絕緣片的厚度與環形電極片的厚度d相等；

和/或，所述絕緣片的尺寸與所述環形電極片適配；

和/或，所述環形電極片和絕緣片通過絕緣圓柱桿固定。

6.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，第1射頻電單元和第2射頻電單元的射頻電壓幅度相同、極性相反。

7.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述裝置還包括氣體引入單元；所述氣體引入單元包括冷卻氣引入管和反應氣引入管。

8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，所述冷卻氣引入管和反應氣引入管的引氣口設置于所述反應漏斗的外壁。

9.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述氣相離子在所述離子漏斗阱裝置中，在1000Pa條件下發生氣相離子分子反應1000ms。