一種平板式差分式離子遷移譜的製作方法
2023-05-03 18:18:06
專利名稱：一種平板式差分式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，具體地說是一種平板式差分式離子遷移譜，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。
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。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。差分式離子分析儀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差分區。差分區一般為兩塊平行的平板或是同軸的圓筒結構。在其中的一塊平板上加上非對稱波形的射頻電場，另一塊接地。在差分區內離子除了在氣流方向運動外，還在高頻電場的作用下會在與載氣方向垂直的方向上做上下震蕩的運動。由於在高低場離子的遷移率不同，在高頻電場的每個周期，離子都會在垂直方向上產生一個位移Sy。經過多個周期後離子就會打到極板上而湮滅掉。如果在高頻電場上施加一匹配的補償電壓，使離子在y 方向的總位移S小於其初始位置到極板的距離，從而使離子能夠通過差分區，到達偏移區。 通過在一定範圍內對補償電壓進行掃描，就可以使得不同的樣品離子在特定補償電壓下通過差分區區，而後進入偏移去。這樣得到的遷移譜圖用標準物質表徵後就可以用作樣品的鑑定。在偏移區一極板上加一直流電場，離子在電場和流場的共同左右下會發生偏移。偏移電場進行掃描，不同遷移率的離子可以通過通道進入檢測區被檢測到。現有的離子分析儀靈敏度不夠，很大一方面原因是進氣流量不夠。而流量加大又面臨著解析度很難提高的問題。本發明可以解決這一難題。在大進樣量的同時保持相對高的解析度。
發明內容
本發明的目的是提供一種串聯的差分式離子分析儀；其可以實現對氣體樣品以及帶電的納米氣溶膠粒子進行分析，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—種平板式差分式離子遷移譜，包括成對平行設置的上極板和下極板，沿樣品氣的流動方向，所述上極板分為二部分，靠近樣品氣進口端的為差分板，遠離樣品氣進口端的為偏移板，差分板與射頻電源和補償電源相連，於差分板上施加以一個射頻電壓和一個直流掃描電壓；偏移板與偏置電源相連，於偏移板上施加一個可調的恆定直流電壓；下極板接地，並於遠離樣品氣進口端的下極板上設有離子接收口 ；離子接收口下方設置有離子檢測器。
射頻電場波形為非對稱結構，在周期內積分和為零；補償電場為直流線性變化的直流電場；離子檢測器採用的為法拉第杯；差分板與偏移板處於同一平面上，它們之間相互絕緣。進行樣品分析時，配氣系統載氣載帶樣品經過電離源電離後進入分離區。分離區由兩部分組成差分區和偏移區。第一部分由上下兩平板組成，在一平板上加一射頻場電壓和一補償電壓。射頻場電源波形需滿足非對稱且積分面積為零。由於離子在高場條件下遷移率變大，因此在一個時間周期內離子運動會偏向某一電極。在合適的補償電壓的作用下， 這個偏離可以被抵消掉，從而使需要檢測的離子穿過差分區進入偏移區。在偏移區一極板上加一直流電場，離子在電場和流場的共同左右下會發生偏移。偏移電場進行掃描，不同遷移率的離子可以通過通道進入檢測區被檢測到。本發明是一種有效的進行離子和帶電納米氣溶膠粒子的檢測儀器。既可以有選擇性的檢測，又可以進行連續掃描檢測。本發明的結構簡單，易於拆卸。對離子和帶點氣溶膠粒子的採集效率高，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1為本發明的結構示意圖；圖中1為差分板，2為偏移板，(3)為下極板，(4)為離子檢測器，(5)為射頻電源，(6)為補償電源，(7)為偏置電源。
具體實施例方式請參閱圖1所示。結構為沿樣品氣的流動方向，所述上極板分為二部分，靠近樣品氣進口端的為差分板1，遠離樣品氣進口端的為偏移板2。差分板1與偏移板2處於同一平面上，它們之間相互絕緣。差分板1與射頻電源5和補償電源6相連，於差分板1上施加以一個射頻電壓和一個直流掃描電壓；偏移板2與偏置電源7相連，於偏移板上施加一個可調的恆定直流電壓；下極板3接地，並於遠離樣品氣進口端的下極板3上設有離子接收口 ；離子接收口下方設置有離子檢測器4。上極板和下極板間形成一離子分離區，分離區由差分區8和偏移區9兩部分串聯組成；差分區和偏移區均為平板結構。射頻電源和補償電源主要用來給差分區供電，偏置電源給偏移區提供電源。信號處理系統10(在此為電腦)。進行樣品分析時，樣品由載氣載帶進入，然後被電離的樣品離子進入差分區。差分區一般為兩塊平行的平板結構。在其中的一塊平板上加上非對稱波形的射頻電場，另一塊接地。在差分區內離子除了在氣流方向運動外，還在高頻電場的作用下會在與載氣方向垂直的方向上做上下震蕩的運動。由於在高低場離子的遷移率不同，在高頻電場的每個周期， 離子都會在垂直方向上產生一個位移Sy。經過多個周期後離子就會打到極板上而湮滅掉 (如圖1中離子a)。如果在高頻電場上施加一匹配的補償電壓，使離子在y方向的總位移s 小於其初始位置到極板的距離，從而使離子能夠通過差分區，到達偏移區(圖1中離子b)。 通過在一定範圍內對補償電壓進行掃描，就可以使得不同的樣品離子在特定補償電壓下通過差分區區，而後進入偏移區。這樣得到的遷移譜圖用標準物質表徵後就可以用作樣品的鑑定。在偏移區一極板上加一直流電場，離子在電場和流場的共同左右下會發生偏移。偏移電場進行掃描，不同遷移率的離子可以通過通道進入檢測區被檢測到(圖1中離子d)。本發明是一種有效的進行檢測和帶電納米氣溶膠粒子的檢測儀器。既可以有選擇性的檢測， 又可以進行連續掃描檢測。
權利要求
1.一種平板式差分式離子遷移譜，包括成對平行設置的上極板和下極板，其特徵在於沿樣品氣的流動方向，所述上極板分為二部分，靠近樣品氣進口端的為差分板(1)，遠離樣品氣進口端的為偏移板0)，差分板與射頻電源( 和補償電源(6)相連，於差分板上施加以一個射頻電壓和一個直流掃描電壓；偏移板與偏置電源(7)相連，於偏移板上施加一個可調的恆定直流電壓； 下極板(3)接地，並於遠離樣品氣進口端的下極板上設有離子接收口 ； 離子接收口下方設置有離子檢測器G)。
2.如權利要求1所述離子遷移譜，其特徵在於射頻電場波形為非對稱結構，在周期內積分和為零；補償電場為直流線性變化的直流電場。
3.如權利要求1所述離子遷移譜，其特徵在於 離子檢測器(4)採用的為法拉第杯結構。
4.如權利要求1所述離子遷移譜，其特徵在於差分板(1)與偏移板(2)處於同一平面上，它們之間相互絕緣。
全文摘要
本發明公開了一種平板式差分式離子遷移譜，包括成對平行設置的上極板和下極板，沿樣品氣的流動方向，所述上極板分為二部分，靠近樣品氣進口端的為差分板，遠離樣品氣進口端的為偏移板，差分板與射頻電源和補償電源相連，於差分板上施加以一個射頻電壓和一個直流掃描電壓；偏移板與偏置電源相連，於偏移板上施加一個可調的恆定直流電壓；下極板接地，並於遠離樣品氣進口端的下極板上設有離子接收口；離子接收口下方設置有離子檢測器。本發明是一種有效的進行檢測和帶電納米氣溶膠粒子的檢測儀器。既可以有選擇性的檢測，又可以進行連續掃描檢測。
文檔編號G01N27/64GK102478545SQ201010567279
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者李海洋, 杜永齋, 王衛國, 韓豐磊 申請人:中國科學院大連化學物理研究所