高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪。高场非对称波形离子迁移谱施加射频电压后，通过在一定范围内对补偿电压进行扫描，就可以使得样品离子在特定补偿电压下通过迁移区而得到检测，补偿电压非匹配的样品离子在吸入式离子迁移谱的电场和高场非对称离子迁移谱的电场共同作用下，到达吸入式离子迁移谱的检测电极，从而可以得到在单一高场非对称离子迁移谱中泯灭的样品离子信息。不丢失离子信息，为实际应用和科学研究提供更为全面的样品信息。
【专利说明】高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪
【技术领域】
[0001]本发明属于化学分析领域离子迁移谱的二维分析技术，具体是高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪。
【背景技术】
[0002]高场非对称波形离子迁移谱(High-fieldasymmetric waveform ionmobilityspectrometry,FAIMS)是利用离子迁移率在高低场下的差异进行离子分离的。样品由载气带进入电离区，然后被电离的样品离子进入迁移区。迁移区一般为两块平行的平板或是同轴的圆筒结构。在其中的一块平板上加上非对称波形的射频电场，另一块接地。在迁移区内离子在高频电场的作用下会在与载气方向垂直的方向上做上下震荡的运动。由于在高低场离子的迁移率不同，在高频电场的每个周期，离子都会在垂直方向上产生一个位移，最终离子打到极板上而湮灭掉。如果在高频电场上施加一匹配的补偿电压，抵消离子在非对称场下产生y方向的位移，使离子能够通过漂移区，到达检测极。通过在一定范围内对补偿电压进行扫描，就可以使得不同样品离子在特定补偿电压下通过迁移区到达检测极，实现样品的检测。通过施加特定补偿电压达到选择性检测样品的目的。
[0003]吸入式离子迁移谱(aspirationion mobility spectrometry,AIMS)是样品由载气带进入电离区，然后被电离的样品离子进入迁移区。迁移区为两块平行的平板结构，载气从两块平板之间通过，平行板上的电场与气流方向垂直，在横向电场的作用下，离子依其迁移率的大小在横跨气流方向有一个不同速度的运动。迁移率大的离子横过气流的速度很快，随气流流过一小段距离后就可到达检测极板上。迁移率小的离子需要较长的时间在极板之间运动，也就是沿进入迁移区的方向继续移动较长一段距离才能撞击到检测极板后边的部位。在检测极板上排列有一组电隔离的检测器分别记录撞击在其上面的离子数量。分析的结果是得到一组对应于每个检测器上产生的电流的信号模式。吸入式离子迁移谱因为没有离子栅门，离子的利用效率很高，所有迁移率的离子都被连续记录下来。
[0004]高场非对称波形离子迁移谱通过施加特定补偿电压达到选择目标离子的目的，丢失了需要其他补偿电压下的离子信息；而吸入式离子迁移谱连续记录所有迁移率的离子信息，却失去了选择特定离子检测的手段。
[0005]鉴于此，本发明将高场非对称波形离子迁移谱技术和吸入式离子迁移谱技术结合构成二维分析技术。特定选择的离子通过高场非对称波形离子迁移谱仪器检测，同时其余离子通过吸入式离子迁移谱仪器检测。选择性得到特定离子信息的同时，也得到了其余离子的信息，不丢失离子信息，为实际应用和科学研究提供更为全面的样品信息。
【发明内容】
[0006]本发明公开了一种高场非对称波形离子迁移谱技术和吸入式离子迁移谱技术结合构成二维的分析技术。特定选择的离子通过高场非对称波形离子迁移谱仪器检测，同时其余离子通过吸入式离子迁移谱仪器检测。[0007]高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪，包括离子迁移区，
[0008]一对相互平行设置的长方形板状电极，作为高场非对称电极；一对相互平行设置的长方形板状电极，作为吸入式对称电极；由高场非对称电极和吸入式对称电极的四块极板作为侧壁共同围成一个左右二端开口的方形筒体，高场非对称电极极板与吸入式对称电极的极板相垂直，方形筒体的内部空间即为离子迁移区；
[0009]于方形筒体的左端设有离子源，于方形筒体的右端依次设有屏蔽电极和接收极；
[0010]接收极包括离子接收面面向方形筒体开口端的高场非对称场接收极、以及离子接收面平行于吸入式对称电极的极板的对称场接收极。
[0011]屏蔽电极为一对相互平行设置的板状电极。
[0012]于高场非对称电极极板间迁移区内施加高频电场，并在高频电场上施加一匹配的补偿电压；
[0013]吸入式对称电极的极板间迁移区内施加一直流均匀电场；
[0014]高场非对称和吸入式二维离子迁移谱的电场方向是相互垂直分布的。
[0015]于方形筒体的左端设有设有载气入口，于方形筒体的右端设有载气出口 ；
[0016]高场非对称离子迁移谱和吸入式离子迁移谱共用一个载气，气流方向和两者电场方向均垂直。
[0017]高场非对称离子迁移谱的电场是非均匀场，高低压交替出现，并施加一定范围的扫描电压；吸入式离子迁移谱的电场是均匀场。
[0018]电离源为放射性电离源或光电离源或放电电离源。
[0019]当电离源为光电离源时，于载气中加入掺杂剂用于产生反应离子；掺杂剂为丙酮、乙醇或甲苯。
[0020]本发明的优点
[0021]本发明是高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪，选择性得到特定离子信息的同时，也得到了其余离子的信息，不丢失离子信息，为实际应用和科学研究提供更为全面的样品?目息。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪迁移管高场非对称离子迁移谱示意图；
[0023]图2为高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪迁移管吸入式离子迁移谱示意图；
[0024]图3为高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪迁移管外观示意图。
【具体实施方式】
[0025]本发明提供了一种高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪。
[0026]高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪，包括离子迁移区，
[0027]—对相互平行设置的 长方形板状电极，作为高场非对称电极；一对相互平行设置的长方形板状电极，作为吸入式对称电极；由高场非对称电极和吸入式对称电极的四块极板作为侧壁共同围成一个左右二端开口的方形筒体，高场非对称电极极板与吸入式对称电极的极板相垂直，方形筒体的内部空间即为离子迁移区；[0028]于方形筒体的左端设有离子源，于方形筒体的右端依次设有屏蔽电极和接收极；
[0029]接收极包括离子接收面面向方形筒体开口端的高场非对称场接收极、以及离子接收面平行于吸入式对称电极的极板的对称场接收极。
[0030]屏蔽电极为一对相互平行设置的板状电极。
[0031]高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪的原理是高场非对称离子迁移谱和吸入式离子迁移谱共用一个载气，气流方向和两者电场方向均垂直。两者的电场方向是相互垂直分布的。前者的电场是非均匀场，高低压交替出现，并施加一定范围的扫描电压。后者的电场是均匀场。
[0032]电离源为放射性电离源或光电离源或放电电离源。
[0033]当电离源为光电离源时，于载气中加入掺杂剂用于产生反应离子。
[0034]掺杂剂为丙酮、乙醇、甲苯。
[0035]如图1?图3所示，其中I为电离源，2迁移电极，3辅助电极，4为检测电极，5为吸入式离子迁移谱检测电极，6为样品进气口，7为载气入口，8为载气出口，9为射频电压，10为补偿电压，11为高场非对称离子迁移谱迁移管下极板，12为高场非对称离子迁移谱迁移管上极板，13为吸入式离子迁移谱迁移区内的均匀电场，14为吸入式离子迁移谱的前极板，15为吸入式离子迁移谱的后极板。
[0036]测量时，样品在电离源I处被离子化，然后在载气携带作用下进入迁移电极2组成的迁移区；迁移区内高压非对称场电极上面被施加一非对称射频电压和一补偿直流电压，这样在该电极与周围地电极之间形成一变化电场，补偿电压匹配上的样品离子才能通过迁移区被高场非对称离子迁移谱法拉第盘收集极，补偿电压非匹配的样品离子在吸入式离子迁移谱的电场和高场非对称离子迁移谱的电场共同作用下，撞击到吸入式离子迁移谱法拉第盘收集极，从而可以得到在单一高场非对称离子迁移谱中泯灭的样品离子信息。残余气体经气体出口排出。
【权利要求】
1.高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪，包括离子迁移区，其特征在于: 一对相互平行设置的长方形板状电极，作为高场非对称电极；一对相互平行设置的长方形板状电极，作为吸入式对称电极；由高场非对称电极和吸入式对称电极的四块极板作为侧壁共同围成一个左右二端开口的方形筒体，高场非对称电极极板与吸入式对称电极的极板相垂直，方形筒体的内部空间即为离子迁移区； 于方形筒体的左端设有离子源，于方形筒体的右端依次设有屏蔽电极和接收极； 接收极包括离子接收面面向方形筒体开口端的高场非对称场接收极、以及离子接收面平行于吸入式对称电极的极板的对称场接收极。
2.按照权利要求1所述高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪，其特征在于:屏蔽电极为一对相互平行设置的板状电极。
3.按照权利要求1所述高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪，其特征在于: 于高场非对称电极极板间迁移区内施加高频电场，并在高频电场上施加一匹配的补偿电压； 吸入式对称电极的极板间迁移区内施加一直流均匀电场； 高场非对称和吸入式二维离子迁移谱的电场方向是相互垂直分布的。
4.按照权利要求1所述高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪，其特征在于: 于方形筒体的左端设有设有载气入口，于方形筒体的右端设有载气出口 ； 高场非对称离子迁移谱和吸入式离子迁移谱共用一个载气，气流方向和两者电场方向均垂直。
5.根据权利要求3所述的高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪，其特征在于:高场非对称离子迁移谱的电场是非均匀场，高低压交替出现，并施加一定范围的扫描电压；吸入式离子迁移谱的电场是均匀场。
6.按照权利要求1所述高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪，其特征在于:电离源为放射性电离源或光电离源或放电电离源。
7.按照权利要求6所述高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪，其特征在于: 当电离源为光电离源时，于载气中加入掺杂剂用于产生反应离子；掺杂剂为丙酮、乙醇或甲苯。
【文档编号】G01N27/62GK103854948SQ201210528213
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年12月6日 优先权日:2012年12月6日
【发明者】李杨, 李海洋, 王卫国, 赵琨, 王祯鑫 申请人:中国科学院大连化学物理研究所