偏置电极9、出气口 10、支撑梁
14、电荷收集电极15、第二振荡电极17、第二分离筛选电极18、进气口 19、第二基板21构成高分辨离子迀移管I，其中第一分离筛选电极5、第一振荡电极6、偏置电极9、出气口 10制作于第一基板2，电荷收集电极15、第二振荡电极17、第二分离筛选电极18、进气口 19制作于第二基板21，第一基板2和第二基板21与支撑梁14紧密连接并与进气口 19和出气口10构成气流通道23，第一分离筛选电极5、第二分离筛选电极18构成分离电极，其间的区域为离子分离筛选区5，第一振荡电极6、第二振荡电极17构成振荡电极，其间的区域为离子振荡区8，第一基板2、第二基板21、支撑梁14的材料种类采用陶瓷、玻璃或硅，连接方式采用阳极键合、焊接、胶连或热压，电极制作方式采用镀膜或印刷，第二振荡电极17和第二分离筛选电极18接地，电源模块7为第一分离筛选电极4提供分离电压和分离筛选电压，其中分离筛选电压产生的电场为高频高幅值非对称电场，电场强度幅值大于10000V/cm，频率大于500KHz，高场占空比小于0.5电源模块7为第一振荡电极6提供振荡电压，其中振荡电压为交变电压，电源模块7为偏置电极9提供偏置电压，偏置电压为直流电压，弱电流检测电路模块16为电荷收集电极15提供电流检测，测控系统12对电源模块7、弱电流检测电路模块16中的参数进行控制和信息收集处理，其中控制参数的设定和信息处理后的谱图输出由输入输出系统13完成。
[0019]待测样品20在由气泵11产生的气流带动下进入进气口 19，在离子源3的作用下成为待测离子22，并在分离筛选区5受到分离电压的作用产生空间分离，在分离筛选电压的作用下得到筛选，筛选后离子在离子振荡区8受振荡电压的作用产生振荡，部分离子到达第一振荡电极6和第二振荡电极17被中和，剩余离子在气流带动下受偏置电压的作用到达电荷收集电极15并被弱电流检测电路模块16检测。
[0020]图2为本发明高分辨高场不对称波形离子迀移谱仪检测谱图示意图。在图2中，24为高分辨二维谱图；25为峰高衰减谱图；26为原始谱图。
[0021]通过离子分离筛选区5的离子产生的电流强度和分离筛选电压构成原始谱图26，该谱图中的峰位置包含了物质离子高电场下离子迀移率变化函数信息，峰高的变化包含了物质离子低电场下离子迀移率常数信息，在不同的振荡电压下电流强度-分离筛选电压谱图中谱图峰峰高相对变化与振荡电压构成了峰高衰减谱图25，提取电流强度-分离筛选电压谱图26中峰位置信息和峰高衰减谱图25中峰高消失点信息，构成高分辨二维谱图24，该谱图为待测离子的检测提供了低场和高场离子迀移率二维识别信息。
[0022]上述仅为本发明的实施例而已，对本领域的技术人员来说，本发明有多种更改和变化。凡在本发明的发明思想和原则之内，作出任何修改，等同替换，改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高分辨高场不对称波形离子迀移谱仪，包括高分辨离子迀移管(I)、离子源(3)、弱电流检测模块(16)、电源电路模块(7)、气泵(11)、测控系统(12)和输入输出系统(13)，其特征是:所述的高分辨离子迀移管(I)由第一基板(2)、第二基板(21)和支撑梁(14)通过密封连接构成，所述的第一基板(2)制作有第一分离筛选电极(5)、第一振荡电极(6)和偏置电极(9)，所述的第二基板(21)制作有第二分离筛选电极(18)、第二振荡电极(17)和电荷收集电极(15)，第一分离筛选电极(4)和第二分离筛选电极(18)构成分离筛选电极，分别对称设置于第一、第二基板上，其间的区域构成离子分离筛选区(5);第一振荡电极(6)和第二振荡电极(17)构成振荡电极，分别对称设置于第一、第二基板上，其间的区域构成离子振荡区(8)，第一基板(2)和第二基板(21)之间的区域构成气流通道(23)，所述的电源电路模块(7)为第一分离筛选电极(4)提供分离筛选电压、为第一振荡电极(6)提供振荡电压、为偏置电极(9)提供偏置电压，为气泵(11)提供工作电压，所述的测控系统(12)在输入输出系统(13)指令下控制并采集电源电路模块(7)和弱电流检测模块(16)的工作参数和数据，对信号进行解析并输出至输入输出系统(13 )。2.根据权利要求1所述的一种高分辨高场不对称波形离子迀移谱仪，其特征是:所述第一基板(2)、第二基板(21)、支撑梁(14)的材料种类采用陶瓷、玻璃或硅，连接方式采用阳极键合、焊接、胶连或热压，电极制作方式采用镀膜或印刷。3.根据权利要求1所述的一种高分辨高场不对称波形离子迀移谱仪的物质检测方法，其特征是:待测样品(20)在气泵(11)产生的气流带动下进入高分辨离子迀移管(1)，在离子源(3)作用下被电离为待测离子(22)，待测离子(22)在分离筛选区(5)受到分离筛选电压的作用产生分离和筛选，在离子振荡区(8)的振荡电压作用下产生振荡并到达振荡电极中和衰减，在偏置电极(6)的偏置电压作用下到达电荷收集电极(15)产生电流并被弱电流检测模块(16)检测，不同振荡电压下的分离筛选电压和电流强度构成原始谱图，原始谱图中谱图峰峰高与振荡电压构成峰高衰减谱图，原始谱图中峰位置电压和峰高衰减谱图峰消失电压构成高分辨二维谱图，高分辨高场不对称波形离子迀移谱仪通过高分辨二维谱图实现对物质成分的识别。
【专利摘要】本发明公开一种高分辨高场不对称波形离子迁移谱仪及其物质检测方法。该仪器由高分辨离子迁移管、离子源、弱电流检测模块、电源电路模块、气泵、测控系统和输入输出系统组成，待测样品在离子源作用下成为待测离子，在高分辨离子迁移管中在分离筛选电压作用下得到分离筛选，在振荡电压作用下衰减，在偏置电压作用下到达电荷收集电极被弱电流检测电路模块检测，并产生原始谱图，原始谱图中峰高和振荡电压构成峰高衰减谱图，峰高衰减谱图中峰消失点电压和原始谱图中峰位置电压构成离子识别的高分辨二维谱图。这种高分辨高场不对称波形离子迁移谱集成了振荡电极，增加了基于峰消失特征的离子判别信息，在二维识别基础上实现了离子识别的高分辨率。
【IPC分类】H01J49/00, G01N27/66
【公开号】CN104934286
【申请号】CN201510224633
【发明人】陈池来, 刘友江, 张晓天, 阮智铭, 林新华, 朱利凯, 王英先, 孔德义, 殷世平
【申请人】中国科学院合肥物质科学研究院
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月6日