高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀。高場非對稱波形離子遷移譜施加射頻電壓后，通過在一定范圍內(nèi)對補償電壓進(jìn)行掃描，就可以使得樣品離子在特定補償電壓下通過遷移區(qū)而得到檢測，補償電壓非匹配的樣品離子在吸入式離子遷移譜的電場和高場非對稱離子遷移譜的電場共同作用下，到達(dá)吸入式離子遷移譜的檢測電極，從而可以得到在單一高場非對稱離子遷移譜中泯滅的樣品離子信息。不丟失離子信息，為實際應(yīng)用和科學(xué)研究提供更為全面的樣品信息。
【專利說明】高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)分析領(lǐng)域離子遷移譜的二維分析技術(shù)，具體是高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002]高場非對稱波形離子遷移譜(High-fieldasymmetric waveform ionmobilityspectrometry,FAIMS)是利用離子遷移率在高低場下的差異進(jìn)行離子分離的。樣品由載氣帶進(jìn)入電離區(qū)，然后被電離的樣品離子進(jìn)入遷移區(qū)。遷移區(qū)一般為兩塊平行的平板或是同軸的圓筒結(jié)構(gòu)。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。在遷移區(qū)內(nèi)離子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。由于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(chǎn)生一個位移，最終離子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，抵消離子在非對稱場下產(chǎn)生y方向的位移，使離子能夠通過漂移區(qū)，到達(dá)檢測極。通過在一定范圍內(nèi)對補償電壓進(jìn)行掃描，就可以使得不同樣品離子在特定補償電壓下通過遷移區(qū)到達(dá)檢測極，實現(xiàn)樣品的檢測。通過施加特定補償電壓達(dá)到選擇性檢測樣品的目的。
[0003]吸入式離子遷移譜(aspirationion mobility spectrometry,AIMS)是樣品由載氣帶進(jìn)入電離區(qū)，然后被電離的樣品離子進(jìn)入遷移區(qū)。遷移區(qū)為兩塊平行的平板結(jié)構(gòu)，載氣從兩塊平板之間通過，平行板上的電場與氣流方向垂直，在橫向電場的作用下，離子依其遷移率的大小在橫跨氣流方向有一個不同速度的運動。遷移率大的離子橫過氣流的速度很快，隨氣流流過一小段距離后就可到達(dá)檢測極板上。遷移率小的離子需要較長的時間在極板之間運動，也就是沿進(jìn)入遷移區(qū)的方向繼續(xù)移動較長一段距離才能撞擊到檢測極板后邊的部位。在檢測極板上排列有一組電隔離的檢測器分別記錄撞擊在其上面的離子數(shù)量。分析的結(jié)果是得到一組對應(yīng)于每個檢測器上產(chǎn)生的電流的信號模式。吸入式離子遷移譜因為沒有離子?xùn)砰T，離子的利用效率很高，所有遷移率的離子都被連續(xù)記錄下來。
[0004]高場非對稱波形離子遷移譜通過施加特定補償電壓達(dá)到選擇目標(biāo)離子的目的，丟失了需要其他補償電壓下的離子信息；而吸入式離子遷移譜連續(xù)記錄所有遷移率的離子信息，卻失去了選擇特定離子檢測的手段。
[0005]鑒于此，本發(fā)明將高場非對稱波形離子遷移譜技術(shù)和吸入式離子遷移譜技術(shù)結(jié)合構(gòu)成二維分析技術(shù)。特定選擇的離子通過高場非對稱波形離子遷移譜儀器檢測，同時其余離子通過吸入式離子遷移譜儀器檢測。選擇性得到特定離子信息的同時，也得到了其余離子的信息，不丟失離子信息，為實際應(yīng)用和科學(xué)研究提供更為全面的樣品信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明公開了一種高場非對稱波形離子遷移譜技術(shù)和吸入式離子遷移譜技術(shù)結(jié)合構(gòu)成二維的分析技術(shù)。特定選擇的離子通過高場非對稱波形離子遷移譜儀器檢測，同時其余離子通過吸入式離子遷移譜儀器檢測。[0007]高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀，包括離子遷移區(qū)，
[0008]一對相互平行設(shè)置的長方形板狀電極，作為高場非對稱電極；一對相互平行設(shè)置的長方形板狀電極，作為吸入式對稱電極；由高場非對稱電極和吸入式對稱電極的四塊極板作為側(cè)壁共同圍成一個左右二端開口的方形筒體，高場非對稱電極極板與吸入式對稱電極的極板相垂直，方形筒體的內(nèi)部空間即為離子遷移區(qū)；
[0009]于方形筒體的左端設(shè)有離子源，于方形筒體的右端依次設(shè)有屏蔽電極和接收極；
[0010]接收極包括離子接收面面向方形筒體開口端的高場非對稱場接收極、以及離子接收面平行于吸入式對稱電極的極板的對稱場接收極。
[0011]屏蔽電極為一對相互平行設(shè)置的板狀電極。
[0012]于高場非對稱電極極板間遷移區(qū)內(nèi)施加高頻電場，并在高頻電場上施加一匹配的補償電壓；
[0013]吸入式對稱電極的極板間遷移區(qū)內(nèi)施加一直流均勻電場；
[0014]高場非對稱和吸入式二維離子遷移譜的電場方向是相互垂直分布的。
[0015]于方形筒體的左端設(shè)有設(shè)有載氣入口，于方形筒體的右端設(shè)有載氣出口 ；
[0016]高場非對稱離子遷移譜和吸入式離子遷移譜共用一個載氣，氣流方向和兩者電場方向均垂直。
[0017]高場非對稱離子遷移譜的電場是非均勻場，高低壓交替出現(xiàn)，并施加一定范圍的掃描電壓；吸入式離子遷移譜的電場是均勻場。
[0018]電離源為放射性電離源或光電離源或放電電離源。
[0019]當(dāng)電離源為光電離源時，于載氣中加入摻雜劑用于產(chǎn)生反應(yīng)離子；摻雜劑為丙酮、乙醇或甲苯。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點
[0021]本發(fā)明是高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀，選擇性得到特定離子信息的同時，也得到了其余離子的信息，不丟失離子信息，為實際應(yīng)用和科學(xué)研究提供更為全面的樣品?目息。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀遷移管高場非對稱離子遷移譜示意圖；
[0023]圖2為高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀遷移管吸入式離子遷移譜示意圖；
[0024]圖3為高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀遷移管外觀示意圖。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明提供了一種高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀。
[0026]高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀，包括離子遷移區(qū)，
[0027]—對相互平行設(shè)置的 長方形板狀電極，作為高場非對稱電極；一對相互平行設(shè)置的長方形板狀電極，作為吸入式對稱電極；由高場非對稱電極和吸入式對稱電極的四塊極板作為側(cè)壁共同圍成一個左右二端開口的方形筒體，高場非對稱電極極板與吸入式對稱電極的極板相垂直，方形筒體的內(nèi)部空間即為離子遷移區(qū)；[0028]于方形筒體的左端設(shè)有離子源，于方形筒體的右端依次設(shè)有屏蔽電極和接收極；
[0029]接收極包括離子接收面面向方形筒體開口端的高場非對稱場接收極、以及離子接收面平行于吸入式對稱電極的極板的對稱場接收極。
[0030]屏蔽電極為一對相互平行設(shè)置的板狀電極。
[0031]高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀的原理是高場非對稱離子遷移譜和吸入式離子遷移譜共用一個載氣，氣流方向和兩者電場方向均垂直。兩者的電場方向是相互垂直分布的。前者的電場是非均勻場，高低壓交替出現(xiàn)，并施加一定范圍的掃描電壓。后者的電場是均勻場。
[0032]電離源為放射性電離源或光電離源或放電電離源。
[0033]當(dāng)電離源為光電離源時，于載氣中加入摻雜劑用于產(chǎn)生反應(yīng)離子。
[0034]摻雜劑為丙酮、乙醇、甲苯。
[0035]如圖1?圖3所示，其中I為電離源，2遷移電極，3輔助電極，4為檢測電極，5為吸入式離子遷移譜檢測電極，6為樣品進(jìn)氣口，7為載氣入口，8為載氣出口，9為射頻電壓，10為補償電壓，11為高場非對稱離子遷移譜遷移管下極板，12為高場非對稱離子遷移譜遷移管上極板，13為吸入式離子遷移譜遷移區(qū)內(nèi)的均勻電場，14為吸入式離子遷移譜的前極板，15為吸入式離子遷移譜的后極板。
[0036]測量時，樣品在電離源I處被離子化，然后在載氣攜帶作用下進(jìn)入遷移電極2組成的遷移區(qū)；遷移區(qū)內(nèi)高壓非對稱場電極上面被施加一非對稱射頻電壓和一補償直流電壓，這樣在該電極與周圍地電極之間形成一變化電場，補償電壓匹配上的樣品離子才能通過遷移區(qū)被高場非對稱離子遷移譜法拉第盤收集極，補償電壓非匹配的樣品離子在吸入式離子遷移譜的電場和高場非對稱離子遷移譜的電場共同作用下，撞擊到吸入式離子遷移譜法拉第盤收集極，從而可以得到在單一高場非對稱離子遷移譜中泯滅的樣品離子信息。殘余氣體經(jīng)氣體出口排出。
【權(quán)利要求】
1.高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀，包括離子遷移區(qū)，其特征在于: 一對相互平行設(shè)置的長方形板狀電極，作為高場非對稱電極；一對相互平行設(shè)置的長方形板狀電極，作為吸入式對稱電極；由高場非對稱電極和吸入式對稱電極的四塊極板作為側(cè)壁共同圍成一個左右二端開口的方形筒體，高場非對稱電極極板與吸入式對稱電極的極板相垂直，方形筒體的內(nèi)部空間即為離子遷移區(qū)； 于方形筒體的左端設(shè)有離子源，于方形筒體的右端依次設(shè)有屏蔽電極和接收極； 接收極包括離子接收面面向方形筒體開口端的高場非對稱場接收極、以及離子接收面平行于吸入式對稱電極的極板的對稱場接收極。
2.按照權(quán)利要求1所述高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀，其特征在于:屏蔽電極為一對相互平行設(shè)置的板狀電極。
3.按照權(quán)利要求1所述高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀，其特征在于: 于高場非對稱電極極板間遷移區(qū)內(nèi)施加高頻電場，并在高頻電場上施加一匹配的補償電壓； 吸入式對稱電極的極板間遷移區(qū)內(nèi)施加一直流均勻電場； 高場非對稱和吸入式二維離子遷移譜的電場方向是相互垂直分布的。
4.按照權(quán)利要求1所述高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀，其特征在于: 于方形筒體的左端設(shè)有設(shè)有載氣入口，于方形筒體的右端設(shè)有載氣出口 ； 高場非對稱離子遷移譜和吸入式離子遷移譜共用一個載氣，氣流方向和兩者電場方向均垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀，其特征在于:高場非對稱離子遷移譜的電場是非均勻場，高低壓交替出現(xiàn)，并施加一定范圍的掃描電壓；吸入式離子遷移譜的電場是均勻場。
6.按照權(quán)利要求1所述高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀，其特征在于:電離源為放射性電離源或光電離源或放電電離源。
7.按照權(quán)利要求6所述高場非對稱和吸入式復(fù)合離子遷移譜儀，其特征在于: 當(dāng)電離源為光電離源時，于載氣中加入摻雜劑用于產(chǎn)生反應(yīng)離子；摻雜劑為丙酮、乙醇或甲苯。
【文檔編號】G01N27/62GK103854948SQ201210528213
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月6日
【發(fā)明者】李楊, 李海洋, 王衛(wèi)國, 趙琨, 王禎鑫 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所