一种离子迁移波谱仪腔的制作方法
【专利摘要】本发明关于一种FAIMS离子迁移波谱仪腔，其特征在于具有高重复精度的尺寸，允许稳定的气体流量，机械刚性，优异的热导性，并具有高的气流温度稳定性。所述腔的实质在于热电阻（7），离子化电极（10），HV检测器电极（11）和收集电极（12），以及以在陶瓷板（3、4）上形成贵金属层的形式形成导电接触（13、14、15），其中热电阻（7）位于顶板（3）和底板（4）的陶瓷板的外表面，以二氧化钌电阻层的方式，在陶瓷板的顶板（3）和底板（4）的内表面上，依次地，从气体进入腔的入口（1）开始，有以放射性镍的形式形成的气体离子发生电极（10），HV电极（11）和以金层的形式形成的收集电极（12），导电接触（13、14、15）由钯-银层形成，在陶瓷板的侧缘部有银层形成的边缘接触（16）。
【专利说明】一种离子迁移波谱仪腔
【技术领域】
[0001]本发明关于一种场非对称离子迁移波谱仪腔，一种用于检测化学污染的装置。
【背景技术】
[0002]现有的光谱扫描仪检测和识别大多数的有机物质为剧毒性。目前，剧毒性化学物质(化学武器和剧毒工业原料)的检测通过基于MS (离子迁移谱仪)的检测器进行。这些传统的光谱仪在温度为50°C时工作，具有高灵敏度，但分辨率不高，导致了在实际使用时误报警。在检测到化学污染后，指示器产生一个警报信号，例如:激活蜂鸣声和光，或者发送一个信号以激活用户自定义的设备，就像通风装置或报警系统。误报警的次数越低越好，因为其会削弱污染检测系统的可信度，并且可能导致不必要的应急程序的实施。
[0003]IMS检测器腔分为两个区域。第一区域从半透膜到注入隔栅，在该区域通过一个β或者α辐射源进行离子化，第二区域是一个迁移区，从注入隔栅到收集电极。提供一个高电压(从1.5kv-3kv)在辐射源前面的隔栅上，辐射源与收集电极之间的金属环有较低的电位。该电场由离子从电离区沿直线移动至收集电极形成。大多气态物质具有不同的迁移速率，所以允许依照离子自身特点通过迁移区的传输时间变化。
[0004]目前，有一些基于实现用于检测污染的设备的特性的提高的研究。一种解决方式是具有高强度、高频率横向场的光谱仪与经典离子迁移谱仪耦合，FAIMS在级联序列。FAIMS技术是基于通过检测器的离子的偏析现象。该FAIMS检测器由施加有高电压的相对的陶瓷板构成，在高频率下使用。在检测器内部偏析产生的电场的影响下，发生在收集电极处。所观察到的离子在气体穿过较大或较小强度的电场时的偏析是由其不同的迁移率导致的。离子的迁移率大多取决于，离子的电荷和气流的速度。在应用电极的交替电场的影响下，离子由于其迁移率不满足稳定气流通过检测器的条件而被捕获。考虑到迁移通过光谱仪的活性内部的粒子中的离子迁移率依赖于补偿场的值，我们设计了一种离子过滤装置。该混合FAIMS-1MS系统的结构是基于使用FAIMS波谱仪作为第一步，但是收集电极除外。他的工作原理类似于离子阱。在通过离子化源后，被分析的气体中的离子进入离子阱，由两块相互平行的矩形板形成。盖子之间施加超过10000【V/m】的高强度电场。由于离子的迁移率依赖于电场的事实，粒子分布以获实现，由于电场在离子阱中形成，使得只有选定的离子到达收集电极。
[0005]FAMS波谱仪大约有10倍的灵敏度，并且，其允许气态物质的分离，如丙酮，苯和甲苯，到目前为止尚未与典型的MS波谱仪相区别，即便具有高的分辨率。
[0006]在使用FAIMS波谱仪时的一个重要的因素，在科学报告或者专利文献中被省略，就是气流的温度稳定性。气体的温度对于离子的迁移率具有显著的效果，因此它对于不同的气态物质所产生的电峰位置具有效果。
[0007]例如玻璃系统的封闭腔的建造是已知的，腔内允许有高纯度，但是不幸的是，这样的系统不能确保气流有合适的温度稳定性。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是发明一种腔，其能够克服现有装置中的缺点。
[0009]本发明中的FAIMS离子迁移波谱仪腔的本质，包括一个分析气体的入口和出口，热电阻，气体流离子发生器，FAIMS检测器和离子电流收集电极，以及以在陶瓷板上形成贵金属层的形式形成导电接触。热电阻位于陶瓷板的外表面，以二氧化钌电阻层的方式。在陶瓷板的顶板和底板的内表面上，依次地，从气体进入腔的入口开始，有以放射性镍的形式形成的气体离子发生电极，HV和以金层的形式形成的收集电极。导电接触由钯-银层形成。在陶瓷板的侧缘部有银层形成的边缘接触。
[0010]腔具有高重复精度的尺寸，允许稳定的气体流量，机械刚性，优异的热导性，并具有高的气流温度稳定性，导致被分析的气体在整个腔里具有相同的温度，并且具有在内部产生非常强的电场的能力。在电极和检测表面的贵金属层的作用是完全保护仪器免受腐蚀并能长期稳定运行，而不改变任何参数。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明的一个具体实施例的该腔的立体示意图；
图2为顶板的外表面视图；
图3为顶板的内表面视图，底板内表面的相同视图。
【具体实施方式】
[0012]具有分析气体进出的入口 I和出口 2的波谱仪腔由4块陶瓷板构成，顶板3和底板4和两块有空隙的板5和6，确保腔的气密性以及顶板和底板之间的距离固定。陶瓷板由96%的A1203制成。顶板和底板的厚度为1/40"，有空隙的板的厚度为1/100"。在顶板3和底板4陶瓷板的每一个的外表面，具有一个热电阻7和温度传感器8.该热电阻7由一个二氧化钌层贴在陶瓷板上形成电阻层。上述电阻具有一个电子板和放大器9。
[0013]在顶板3和底板4的陶瓷板的每一个的内表面，顺序地，由气体口开始:离子化电极10，HV电极11和收集电极12，该离子化电极，以放射性镍63层的形式形成，应用于贴在陶瓷板的金层上。HV电极和收集电极都具有金层。导电接触13、14和15由钯-银层形成，边缘接触16由银层形成。
[0014]在顶板3和底板4上应用上述特征后,两块板间隙板5和6利用低融封接玻璃17在560°C到620°C的温度和8N到12N的大气压力之间粘合在一起，得到一个根据假定的形状的单个密封腔。
【权利要求】
1.一种离子迁移波谱仪腔，FAIMS型，具有分析气体进出的入口和出口，一热电阻，一气流离子发生器，一 FAIMS检测器和收集离子流的电极，该FAMS检测器包括由间隙分离的两个电极，具有高电压，高频电流，其特征在于:所述热电阻(7)，离子化电极(10)，HV检测电极(11)和收集电极(12)，以及以在陶瓷板(3、4)上形成贵金属层的形式形成导电接触(13、14、15)，其中热电阻(7)位于顶板(3)和底板(4)的陶瓷板的外表面，以二氧化钌电阻层的方式，在陶瓷板的顶板(3)和底板(4)的内表面上，依次地，从气体进入腔的入口(I)开始，有以放射性镍的形式形成的气体离子发生电极(10)，HV电极(11)和以金层的形式形成的收集电极(12)，导电接触(13、14、15)由钯-银层形成，在陶瓷板的侧缘部有银层形成的边缘接触(16)。
【文档编号】G01N27/62GK103534589SQ201280023269
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年5月16日 优先权日:2011年5月17日
【发明者】玛尔格泽塔·亚库波夫斯卡, 韦斯特夫·格蕾维斯, 迈克尔·赛雷穆加, 米洛斯拉夫·玛兹尔朱克 申请人:化学及放射性测量军事研究院