一種帶載氣和遷移氣的脈沖離子阱遷移管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種帶載氣和遷移氣的脈沖離子阱遷移管，包括一端設(shè)置為開口式，另一端設(shè)置為閉合式的絕緣管，還包括絕緣管內(nèi)腔中沿開口端至閉合端，依次設(shè)置的隔膜、離化源、單柵離子門、遷移環(huán)、屏蔽柵和法拉第盤；所述隔膜與離化源之間的絕緣管的側(cè)壁上設(shè)置有載氣入口；所述離化源與單柵離子門之間的絕緣管的側(cè)壁上設(shè)置有尾氣出口；所述屏蔽柵與法拉第盤之間的絕緣管的側(cè)壁上設(shè)置有遷移氣入口。本發(fā)明通過在離子阱施加不同屬性的激發(fā)電場(chǎng)，即能實(shí)現(xiàn)正負(fù)離子的協(xié)同檢測(cè)，采用載氣和遷移氣獨(dú)立供氣的方式，克服了因樣品分子濃度過高引起的特征離子峰飄移現(xiàn)象，同時(shí)解決了傳統(tǒng)遷移管產(chǎn)物離子損失率高、圖譜穩(wěn)定性差和分析時(shí)間長(zhǎng)等技術(shù)問題。
【專利說明】一種帶載氣和遷移氣的脈沖離子阱遷移管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種離子遷移管，尤其涉及一種帶載氣和遷移氣的脈沖離子阱遷移 管。

【背景技術(shù)】
[0002] 離子遷移譜儀是一種高效、靈敏的痕量檢測(cè)設(shè)備，可用于毒品，爆炸品的快速檢 測(cè)。其中遷移管是離子遷移譜儀核心組成部件，傳統(tǒng)的遷移管有兩種，一是單氣路離子阱遷 移管（參閱美國(guó)專利5200614)，產(chǎn)物離子的形成和存儲(chǔ)都在離子阱內(nèi)完成，具備產(chǎn)物離子 形成效率高、損失率低，可快速切換檢測(cè)模式等優(yōu)點(diǎn)，但檢測(cè)樣品分子濃度較高時(shí)，受離子 阱離化能力的限制，大量未被離化的樣品分子隨載氣進(jìn)入遷移區(qū)，造成特征離子峰飄移，影 響測(cè)量精準(zhǔn)度；二是帶載氣和遷移氣的雙柵離子門遷移管（參閱美國(guó)專利5109157)，遷移 管采用前端供載氣，末端供遷移氣的獨(dú)立供氣方式，純凈穩(wěn)定的遷移氣流過遷移區(qū)，雜質(zhì)分 子和混合尾氣從中間的尾氣出口排出，以此來獲得穩(wěn)定的離子圖譜，較高的測(cè)量精準(zhǔn)度和 潔凈的遷移區(qū)，但這種遷移管的樣品離子損失率高、檢測(cè)模式切換時(shí)間長(zhǎng)，因此不能較好滿 足現(xiàn)今的應(yīng)用需求；為解決兩種傳統(tǒng)遷移管技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種帶載氣和遷移氣 的脈沖離子阱遷移管。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種帶載氣和遷移氣的脈沖離子阱遷移管，以同時(shí)解決上 述傳統(tǒng)離子遷移管存在的檢測(cè)精準(zhǔn)度低、樣品離子損失率高和不能快速切換檢測(cè)模式的技 術(shù)問題。
[0004] 本發(fā)明所設(shè)計(jì)的技術(shù)方案如下：
[0005] -種帶載氣和遷移氣的脈沖離子阱遷移管，其中，包括一端設(shè)置為開口式，另一端 設(shè)置為閉合式的絕緣管，還包括絕緣管內(nèi)腔中沿開口端至閉合端，依次設(shè)置的隔膜、離化 源、單柵離子門、遷移環(huán)、屏蔽柵和法拉第盤，所述隔膜設(shè)置在絕緣管的開口端的內(nèi)側(cè)邊緣； 所述法拉第盤固定嵌入絕緣管的閉合端的管壁上；所述隔膜與離化源之間的絕緣管的側(cè)壁 上設(shè)置有載氣入口；所述離化源與單柵離子門之間的絕緣管的側(cè)壁上設(shè)置有尾氣出口；所 述屏蔽柵與法拉第盤之間的絕緣管的側(cè)壁上設(shè)置有遷移氣入口。
[0006] 所述的帶載氣和遷移氣的脈沖離子阱遷移管，其中，所述離化源設(shè)置為杯狀離化 桶，并與單柵離子門圍合成離子阱。
[0007] 所述的帶載氣和遷移氣的脈沖離子阱遷移管，其中，所述遷移環(huán)至少均勻設(shè)置為 五個(gè)，并與單柵離子門和屏蔽柵組成遷移區(qū)。
[0008] 所述的帶載氣和遷移氣的脈沖離子阱遷移管，其中，所述載氣入口與遷移氣入口 的流量比范圍設(shè)置為：〇. 25 - 0. 5。
[0009] 所述的帶載氣和遷移氣的脈沖離子阱遷移管，其中，所述離化源與單柵離子門上 施加有周期性同步正負(fù)工作電壓，當(dāng)離子阱注射離子時(shí)，所述離化源上的工作電壓絕對(duì)值 高于單柵離子門上的工作電壓；當(dāng)離子阱存儲(chǔ)離子時(shí)，所述離化源與單柵離子門上施加相 同電壓。
[0010] 本發(fā)明通過在離子阱施加不同屬性的激發(fā)電場(chǎng)，即能實(shí)現(xiàn)正負(fù)離子的協(xié)同檢測(cè)， 采用載氣和遷移氣獨(dú)立供氣的方式，克服了因樣品分子濃度過高引起的特征離子峰飄移現(xiàn) 象，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并提高了系統(tǒng)靈敏度，同時(shí)也解決了傳統(tǒng)遷移管產(chǎn)物離子損失率高、圖 譜穩(wěn)定性差、分析時(shí)間長(zhǎng)和響應(yīng)恢復(fù)特性慢等技術(shù)問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明中遷移管的截面示意圖。
[0012] 圖2是本發(fā)明中遷移管的協(xié)同檢測(cè)電壓示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì) 本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014] 如圖1所示，本發(fā)明提供的一種帶載氣和遷移氣的脈沖離子阱遷移管包括：絕緣 管1、隔膜2、離化源3、單柵離子門4、遷移環(huán)5、屏蔽柵6和法拉第盤7。
[0015] 絕緣管1構(gòu)成本發(fā)明中遷移管的外壁，絕緣管1的一端設(shè)置為開口式，另一端設(shè) 置為閉合式。在絕緣管1的內(nèi)腔中，從開口端至閉合端方向，依次設(shè)置有隔膜2、離化源3、 單柵離子門4、遷移環(huán)5、屏蔽柵6和法拉第盤7,其中隔膜2設(shè)置在絕緣管1的開口端的內(nèi) 側(cè)邊緣，待檢測(cè)的樣品分子經(jīng)隔膜2擴(kuò)散進(jìn)入遷移管；法拉第盤7固定嵌入絕緣管1的閉合 端的管壁上。在隔膜2與離化源3之間的絕緣管1的側(cè)壁上設(shè)置有載氣入口 8 ;離化源3與 單柵離子門4之間的絕緣管1的側(cè)壁上設(shè)置有尾氣出口 9 ;屏蔽柵6與法拉第盤7之間的 絕緣管1的側(cè)壁上設(shè)置有遷移氣入口 10。
[0016] 在本發(fā)明中，離化源3設(shè)置為杯狀離化桶結(jié)構(gòu)，并與單柵離子門4圍合成離子阱 (圖中未示出）；遷移環(huán)5的數(shù)量均勻設(shè)置有5個(gè)，與單柵離子門4和屏蔽柵6構(gòu)成遷移區(qū) (圖中未示出）。
[0017] 在本發(fā)明中，當(dāng)高濃度的樣品分子經(jīng)隔膜2擴(kuò)散進(jìn)入遷移管，并隨載氣一起到達(dá) 離子阱內(nèi)，由于受離子阱單位時(shí)間離化能力的限制，未被離化的樣品分子會(huì)隨載氣流進(jìn)遷 移區(qū)，影響遷移區(qū)潔凈的環(huán)境，雜質(zhì)分子與被測(cè)樣品特征離子絡(luò)合導(dǎo)致特征離子遷移率發(fā) 生改變；同時(shí)雜質(zhì)分子充滿遷移區(qū)內(nèi)，短時(shí)間內(nèi)難以清除，降低了儀器的快速恢復(fù)響應(yīng)特性 和離子圖譜的穩(wěn)定性，為克服這一缺點(diǎn)，本方案從遷移管末端引入遷移氣，潔凈穩(wěn)定的遷移 氣流經(jīng)屏蔽柵6和均勻分布的遷移環(huán)5到達(dá)離子阱，及時(shí)將阱內(nèi)未被離化的分子和載氣一 同從尾氣出口 9排出，從而保證遷移區(qū)的清潔干凈；另外樣品離子受離子阱電場(chǎng)的約束作 用，穩(wěn)定地存儲(chǔ)在離子阱內(nèi)，不會(huì)隨載氣和遷移氣排出，確保產(chǎn)物離子的高濃度存儲(chǔ)；同時(shí)， 產(chǎn)物離子的帶電屬性是由離子阱的電位屬性決定的，因此想改變產(chǎn)物離子的帶電屬性，實(shí) 現(xiàn)檢測(cè)模式的快速切換，只需改變離子阱的電位屬性即可。
[0018] 本發(fā)明中，載氣入口 8和遷移氣入口 10處還分別設(shè)置有流量控制閥，以控制載氣 與遷移氣的流量比例；為保證遷移區(qū)內(nèi)干燥、清潔的環(huán)境，生成穩(wěn)定的離子遷移率譜，本發(fā) 明中載氣與遷移氣的流量比范圍設(shè)置為：〇. 25 - 0. 5。
[0019] 如圖2所示，圖中11為正離子檢測(cè)的一個(gè)周期的工作電壓，12為負(fù)離子檢測(cè)的一 個(gè)周期的工作電壓，兩組工作電壓相互交替切換實(shí)現(xiàn)正負(fù)離子的協(xié)同檢測(cè)，有效克服傳統(tǒng) 雙柵離子門遷移管因離子帶電屬性改變慢，只能分步進(jìn)行正負(fù)離子協(xié)同檢測(cè)的缺點(diǎn)，從而 避免漏檢情況的發(fā)生。
[0020] 每個(gè)周期的工作電壓11、12由兩個(gè)電壓部分構(gòu)成，一是脈沖電壓 二是電壓-、或^。。離子阱的離化源3施加工作電壓11、12,單柵離子門4施加穩(wěn)定的電 平電壓+%或A，此時(shí)離化源與單柵離子門間存在脈沖電壓差+%或-Vi，離子阱內(nèi)靠近單 柵離子門4的產(chǎn)物離子受激發(fā)電場(chǎng)的作用，相應(yīng)帶電屬性的離子被注入遷移區(qū)；當(dāng)離化源 3與單柵離子門4施加的電壓相同時(shí)，離子阱內(nèi)部為勻強(qiáng)電場(chǎng)，與離子阱電位屬性相同的產(chǎn) 物離子在高能粒子β電子活化作用下處于高濃度平衡狀態(tài)，為下一周期的離子激發(fā)注入 遷移區(qū)做準(zhǔn)備。
[0021] 本發(fā)明通過在離子阱施加不同屬性的激發(fā)電場(chǎng)，即能實(shí)現(xiàn)正負(fù)離子的協(xié)同檢測(cè)， 采用載氣和遷移氣獨(dú)立供氣的方式，克服了因樣品分子濃度過高引起的特征離子峰飄移現(xiàn) 象，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并提高了系統(tǒng)靈敏度，同時(shí)也解決了傳統(tǒng)遷移管產(chǎn)物離子損失率高、圖 譜穩(wěn)定性差、分析時(shí)間長(zhǎng)和響應(yīng)恢復(fù)特性慢等技術(shù)問題。
[0022] 應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可 以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，例如，對(duì)本發(fā)明中的各部分的連接方式的替換等，所有這 些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種帶載氣和遷移氣的脈沖離子阱遷移管，其特征在于，包括一端設(shè)置為開口式， 另一端設(shè)置為閉合式的絕緣管，還包括絕緣管內(nèi)腔中沿開口端至閉合端，依次設(shè)置的隔膜、 離化源、單柵離子門、遷移環(huán)、屏蔽柵和法拉第盤，所述隔膜設(shè)置在絕緣管的開口端的內(nèi)側(cè) 邊緣；所述法拉第盤固定嵌入絕緣管的閉合端的管壁上；所述隔膜與離化源之間的絕緣管 的側(cè)壁上設(shè)置有載氣入口；所述離化源與單柵離子門之間的絕緣管的側(cè)壁上設(shè)置有尾氣出 口；所述屏蔽柵與法拉第盤之間的絕緣管的側(cè)壁上設(shè)置有遷移氣入口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶載氣和遷移氣的脈沖離子阱遷移管，其特征在于，所 述離化源設(shè)置為杯狀離化桶，并與單柵離子門圍合成離子阱。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶載氣和遷移氣的脈沖離子阱遷移管，其特征在于，所 述遷移環(huán)至少均勻設(shè)置為五個(gè)，并與單柵離子門和屏蔽柵組成遷移區(qū)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶載氣和遷移氣的脈沖離子阱遷移管，其特征在于，所 述載氣入口與遷移氣入口的流量比范圍設(shè)置為：〇. 25 - 0. 5。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶載氣和遷移氣的脈沖離子阱遷移管，其特征在于，所 述離化源與單柵離子門上施加有周期性同步正負(fù)工作電壓，當(dāng)離子阱注射離子時(shí)，所述離 化源上的工作電壓絕對(duì)值高于單柵離子門上的工作電壓；當(dāng)離子阱存儲(chǔ)離子時(shí)，所述離化 源與單柵離子門上施加相同電壓。
【文檔編號(hào)】H01J49/04GK104091750SQ201410317067
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】郭會(huì)勇, 周虎 申請(qǐng)人:廣東南海啟明光大科技有限公司