一種基於非均勻電場離子遷移譜的製作方法
2023-06-29 14:50:06 1
專利名稱：一種基於非均勻電場離子遷移譜的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種樣品分析裝置，具體地說是一種一種基於非均勻電場離子遷移譜。該裝置能夠大大提高離子傳輸效率和檢測的靈敏度。
背景技術：
大氣化學分析方法一直是被人類所廣泛關注的研究課題。近年來恐怖活動不斷升級，環境汙染趨於惡化，部分地區毒品交易日益泛濫，人類將大量的人力物力投入到研究具有靈敏度高、設備簡單的分析儀器，來檢測毒品、興奮劑、麻醉劑以及爆炸物。目前在軍事，公共安全等各個領域有大量的對於好的檢測儀器的需求。本發明就是在此需求基礎上提出的。IMS是從20世紀60年代末發展起來的一門新的檢測技術，它是在大氣壓或近大氣壓下，根據樣品分子離子在漂移管的特徵分析時間，對微量氣體進行檢測的一種儀器。它的工作原理是樣品由載氣載帶進入，然後被電離的樣品離子進入反應區。反應區形成的樣品·離子在離子門由脈衝的控制下，釋放反應離子進入漂移區。在電場和載氣的共同作用下，不同質量數和碰撞半徑的離子分離，先後到達檢測極，經放大器放大將信號輸出，達到檢測目的。靈敏度不夠，信噪比低是現在離子遷移譜面臨的一個問題。本發明旨在通過改變離子遷移譜的電場條件來調高離子傳輸效率，從而大大地提高其靈敏度。
發明內容
本發明的目的是提供一種基於非均勻電場離子遷移譜；其可以大大提高離子傳輸效率和檢測靈敏度，能夠高效快速的進行現場檢測分析；為實現上述目的，本發明採用的技術方案為—種基於非均勻電場離子遷移譜，包括分壓電阻，所述分壓電阻由電阻和可調電位器串聯而成。所述分壓電阻為2個或2個以上，相鄰的分壓電阻的阻值互不相同。電極環通過電阻和可調電位器分壓與電源的高壓端相連，通過調節電位器可以改變加載在電極環上的電壓，相鄰的由電阻與可調電位器串聯的分壓電阻的阻值互不相同，從而在離子遷移譜內形成非均勻分布的電場。在檢測正離子時，該非均勻電場沿載氣方向呈指數遞減的趨勢分布；檢測負離子時，則呈指數遞增的趨勢分布；非均勻分布的電場對離子有更好的聚焦和傳輸效果。具體為一種基於非均勻電場離子遷移譜，包括電離源，離子門，電極環，電位器和電阻，以及放大器和信號輸出裝置。電極環呈平行分布，它們之間相互絕緣。整個遷移譜共分為三部分，沿樣品氣的流動方向，依次為電離區，反應區和遷移區。電離源置於載氣入口位置。不同數量的電極環成平行分布，構成反應區和遷移區。電極環通過電阻和可調電位器分壓與高壓端相連。在分均勻場的後部設檢測極和信號輸出設備。通過調節電位器可以改變加載在電極環上的電壓，從而在離子遷移譜內形成非均勻分布的電場。非均勻分布的電場對離子有更好的聚焦和傳輸效果。進行樣品分析時，樣品經載氣載帶進入電離區，被電離成離子，進入反應區。離子門由脈衝控制開關，釋放反應離子進入漂移區。離子在非均勻電場分布的離子遷移譜中漂移，不同質量數和碰撞半徑的離子分離，先後到達檢測極，經放大器放大將信號輸出，達到檢測目的。本發明的結構簡單，在相同結構參數的條件下，對離子和帶點氣溶膠粒子具有聚焦效果(附圖2所示)，因此具有很高的靈敏度。能夠高效快速的進行現場檢測分析。可以為多種氣體樣品以及帶電納米氣溶膠粒子提供一種高效快速的檢測方法。
圖I為本發明的結構示意圖；圖中I為電離源，2為離子門，3為電極環，4為檢測極，5為放大器，6為可調電位器，7為電阻，8為接地端，9為電源的高壓端，10為載氣，11為漂氣，12為尚子。圖2為非均勻電場和均勻電場對離子聚集的離子軌跡圖(a)為非均勻電場的聚焦效果；(b)為均勻電場的聚焦效果。
具體實施例方式請參閱圖I所示。一種基於非均勻電場離子遷移譜，包括電離源I、離子門2、電極環3、放大器4、信號輸出裝置5、以及分壓電阻，分壓電阻由電阻7和可調電位器6串聯構成；整個遷移譜共分為三部分，沿樣品氣的流動方向，依次為電離區，反應區和遷移區，電離源I置於載氣入口位置；多個(此例為12個)數量的電極環3成平行分布，構成反應區和遷移區；電極環3通過電阻7和可調電位器6分壓與高壓端相連。通過調節電位器6可以改變加載在電極環3上的電壓，在電極環3上施加不同的電壓，從而在離子遷移譜內形成非均勻分布的電場。在非均勻場的後部設檢測極4和放大器5。在檢測正離子時，該非均勻電場沿載氣方向呈指數遞減的趨勢分布；檢測負離子時，則呈指數遞增的趨勢分布。非均勻分布的電場對離子有更好的聚焦和傳輸效果。電極環3呈平行分布，它們之間相互絕緣。進行樣品分析時，樣品經載氣10載帶進入電離區，被電離源I電離成離子12，進入反應區。離子門2由脈衝控制開關，釋放反應離子進入漂移區。離子12在非均勻電場分布的離子遷移譜中漂移，在非均勻電場的作用下粒子束被聚焦。因為離子的不同質量數和碰撞半徑，它們先後到達檢測極4，經放大器5放大將信號通過信號輸出系統輸出，達到檢測目的。圖2為非均勻電場和均勻電場對離子聚集的離子軌跡圖(a)為非均勻電場的聚焦效果；該案例中載氣和漂氣氣體均為空氣，電極環上電壓值和電阻值的具體條件依次為
權利要求
1.一種基於非均勻電場離子遷移譜，包括分壓電阻，其特徵在於 所述分壓電阻由電阻(7)和可調電位器(6)串聯而成。
2.如權利要求I所述離子遷移譜，其特徵在於 所述分壓電阻為2個或2個以上，相鄰的分壓電阻的阻值互不相同。
3.如權利要求I所述離子遷移譜，其特徵在於 電極環通過電阻和可調電位器分壓與電源的高壓端相連，通過調節電位器可以改變加載在電極環上的電壓，相鄰的由電阻(7)與可調電位器(6)串聯的分壓電阻的阻值互不相 同，從而在離子遷移譜內形成非均勻分布的電場。
4.如權利要求3所述離子遷移譜，其特徵在於 在檢測正離子時，該非均勻電場沿載氣方向呈指數遞減的趨勢分布；檢測負離子時，則呈指數遞增的趨勢分布；非均勻分布的電場對離子有更好的聚焦和傳輸效果。
全文摘要
本發明公開了一種基於非均勻電場離子遷移譜，包括電離源，離子門，電極環，電位器和電阻，以及檢測極和放大器。樣品由載氣載帶進入電離區，經電離源電離形成樣品離子。脈衝控制離子門打開，樣品離子進入漂移區。通過調節電位器和電阻在遷移管內部形成一個非均勻的電場。在該非均勻電場和漂氣氣流的共同作用下，樣品離子被分離，先後到達檢測極。最終經放大器放大，通過信號輸出裝置進行檢測。本發明是一種非均勻電場的離子遷移譜，能夠更有效的提高離子傳輸效率和檢測靈敏度。
文檔編號G01N27/62GK102954995SQ20111024034
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月19日 優先權日2011年8月19日
發明者李海洋, 韓豐磊, 王衛國, 李林, 石紀軍 申請人:中國科學院大連化學物理研究所