一种时间补偿离子检测器及弯曲型离子迁移谱仪的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种时间补偿离子检测器及弯曲型离子迁移谱仪，用于弯曲型离子迁移谱仪；所述时间补偿离子检测器包括用于收集离子的离子收集件和屏蔽筒；所述离子收集件置于所述屏蔽筒内，且两者之间通过绝缘体隔离；所述屏蔽筒一端开口而另一端封闭，所述封闭端设有信号线引出孔和进气管道；所述离子收集件的离子收集面为具有离子漂移时间误差补偿功能的曲面。因采用了离子收集面为具有离子漂移时间误差补偿功能的曲面的离子收集件，本发明可使从不同出发点出发的离子的迁移时间保持一致，进而能够有效地提高弯曲型离子迁移谱仪的分辨率等性能，借此，本发明为具有弯曲型迁移管的离子迁移谱仪的实际应用提供了一种有效且可靠的基础。
【专利说明】一种时间补偿离子检测器及弯曲型离子迁移谱仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及气相分离和检测技术，特别是涉及一种具有S型迁移管的离子迁移谱仪及其离子检测器。
【背景技术】
[0002]离子迁移谱仪(IMS, 1n Mobility Spectrometry)是一种检测分析未知样品组成成分的仪器。不同离子在电场中的迁移速率存在着差异，因而将在通过一定长度的漂移管后被分离开来，进而被检测器检测到，生成离子迁移谱图，实现对样品的成分的分析过程。与传统的质谱、色谱等分析仪器相比，IMS具有结构简单，灵敏度高，分析快速等优点。同时，IMS能在大气环境中对微量物质进行检测，因此能将其应用于现场检测。MS的基本工作原理为:样品由载气带入电离反应区后，载气分子和样品分子在离子源的作用下发生一系列的电离反应和离子-分子反应，形成各种产物离子。在电场力的驱使下，这些离子穿过周期性开闭的离子门进入漂移区。在漂移区电场的作用下，离子在漂移管中进行定向的迁移，到达漂移管终端的检测器，并被实时地检测到，获得测量离子电流随时间的变化，进而根据电流-时间谱图可以计算出离子的迁移率。在一定的条件下，各种物质电离产生的离子由于质量、带电荷数、空间结构等因素的不同而具有不同的迁移率。因而，将检测得到的不同离子对应的迁移率与标准物质迁移率库进行对比就能判断所检测物质的种类。离子迁移谱仪的微型化是当前頂S研究的一种趋势，目前国际上的研究已经使其由车载式、台式等传统结构向便携式的轻便仪器发展。当前研究者主要着手于对离子源、迁移管、离子捕获装置及IMS仪器的外围设备等几个方面对离子迁移谱仪进行微型化研究，均取得不错的成果。现有的离子迁移谱仪基本都采用直线型漂移管，对其进行小型化设计时只能将原来的漂移管结构等比例缩小。这样将导致迁移管长度减小。根据离子迁移谱相关理论，这种用等比例缩小的方式设计出的离子迁移谱仪的分辨率和灵敏度都会降低。
[0003]专利申请号为201310539519.2中国发明专利申请所提出一种用于离子迁移谱仪的补偿式弯曲型离子迁移管，与大部分离子迁移管都有着不同的结构，它能够对弯曲管迁移距离进行迁移距离补偿，有效的提高了离子迁移谱仪的分辨率。但是补偿式弯曲型离子迁移管并不能完全对离子迁移时间进行补偿，会有一定的漂移时间误差，所以在实际应用中仍然存在不足之处。因此，有必要设计一种对补偿式弯曲型离子迁移管进行时间补偿的离子检测器从而对补偿式弯曲型离子迁移管的应用起到推动作用。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术的缺陷，提供一种可对补偿式弯曲型离子迁移管中离子迁移时间进行补偿的时间补偿离子检测器。
[0005]本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决:一种时间补偿离子检测器，用于弯曲型离子迁移谱仪；所述时间补偿离子检测器包括用于收集离子的离子收集件和屏蔽筒；所述离子收集件置于所述屏蔽筒内，且两者之间通过绝缘体隔离；所述屏蔽筒一端开口而另一端封闭，所述封闭端设有信号线引出孔和进气管道；所述离子收集件的离子收集面为具有离子漂移时间误差补偿功能的曲面。
[0006]根据实施例，本发明还可采用以下优选的技术方案:
[0007]所述曲面为内凹的椭圆柱面。
[0008]所述补偿离子检测器还包括屏蔽栅网，该屏蔽栅网弯曲为与所述离子收集件的离子收集面相同的曲面型，并在距离所述离子收集件的离子收集面0.5mm~2_处设置。
[0009]所述补偿离子检测器还包括用于对接收信号进行放大的前置放大器，该前置放大器置于所述屏蔽栅网与所述离子收集件之间，并与所述离子收集件连接。
[0010]所述椭圆柱面的截面所在椭圆的长轴X和短轴y与所述弯曲型离子迁移谱仪所加载电压之间满足下式:
【权利要求】
1.一种时间补偿离子检测器，其特征在于: 用于弯曲型离子迁移谱仪； 所述时间补偿离子检测器包括用于收集离子的离子收集件和屏蔽筒；所述离子收集件置于所述屏蔽筒内，且两者之间通过绝缘体隔离；所述屏蔽筒一端开口而另一端封闭，所述封闭端设有信号线引出孔和进气管道； 所述离子收集件的离子收集面为具有离子漂移时间误差补偿功能的曲面。
2.如权利要求1所述的时间补偿离子检测器，其特征在于:所述曲面为内凹的椭圆柱面。
3.如权利要求1所述的时间补偿离子检测器，其特征在于:所述补偿离子检测器还包括屏蔽栅网，该屏蔽栅网弯曲为与所述离子收集件的离子收集面相同的曲面型，并在距离所述离子收集件的离子收集面0.5mm~2mm处设置。
4.如权利要求1所述的时间补偿离子检测器，其特征在于:所述补偿离子检测器还包括用于对接收信号进行放大的前置放大器，该前置放大器置于所述屏蔽栅网与所述离子收集件之间，并与所述离子收集件连接。
5.如权利要求1所述的时间补偿离子检测器，其特征在于:所述椭圆柱面的截面所在椭圆的长轴X和短轴I与所述弯曲型离子迁移谱仪所加载电压之间满足下式:
6.一种弯曲型离子迁移谱仪，包括采样和进样装置、离子迁移管、离子检测器，以及样品分析和图谱显示装置，其特征在于:所述离子迁移管是补偿式弯曲型离子迁移管，所述离子检测器如权利要求1-5任一项所述。
7.如权利要求6所述的弯曲型离子迁移谱仪，其特征在于:所述离子迁移管包括两个以上成对设置的半圆形弯道。
8.如权利要求7所述的弯曲型离子迁移谱仪，其特征在于:所述离子迁移管还包括三个以上的直道，与所述两个以上的半圆形弯道间隔设置。
【文档编号】H01J49/26GK103745908SQ201410013394
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】倪凯, 欧光礼, 郭静然, 张小郭, 余泉, 王晓浩 申请人:清华大学深圳研究生院