一种基于离子吹扫型膜进样的离子迁移谱仪的制作方法
【专利摘要】本发明设计了一种基于离子吹扫型膜进样的离子迁移谱仪，包括膜进样装置、电离源、电离反应区、离子门、离子迁移区、栅网、离子接收极。采用的技术手段包括：膜进样装置位于电离反应区；电离源作用下生成的反应离子吹扫暴露于电离反应区的膜表面；在膜装置前后设置电场。有效地提高膜进样装置对样品的透过率和透过速度以及仪器的响应速度和灵敏度。
【专利说明】一种基于离子吹扫型膜进样的离子迁移谱仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于离子吹扫型膜进样的离子迁移谱仪，有效地提高膜进样装置对样品的透过率和透过速度以及仪器的响应速度和灵敏度。
【背景技术】
[0002]离子迁移谱(1n Mobility Spectrometry, IMS)技术是20世纪70年代出现的一种分离检测技术，与质谱、色谱等传统技术相比，其具有结构简单、灵敏度高、分析速度快等特点，适于现场使用。离子迁移谱仪主要由离子源、离子门、迁移区和检测器组成。离子源使样品分子、N2、02和水蒸气电离，产生的离子很容易与分子发生离子分子反应，得到多种产物离子。离子在电场的驱使下通过周期性开启的离子门进入迁移区，与逆流的中性漂气分子不断地碰撞，由于这些离子在电场中具有不同的迁移速率，使得不同的离子得到分离，先后到达检测器。
[0003]膜进样装置为离子迁移谱提供了一种直接、连续的进样方式，推进了离子迁移谱在连续在线监测领域中的应用。同时，由于半透膜的存在，可有效地防止颗粒物和水蒸气进入离子迁移谱，达到了部分消除干扰的效果。一般情况下，样品分子透过半透膜后需在载气的作用下离开膜表面，然而小流速的载气不能及时带走膜表面的样品分子，从而导致膜内外侧的样品浓差逐渐减小，降低了样品的透过率和透过速度；过大流速的载气则会对样品起着稀释作用，从而降低仪器的灵敏度。
[0004]由此，本发明设计了一种基于离子吹扫型膜进样的离子迁移谱仪。样品以分子的形式透过半透膜，在反应离子的吹扫作用下，分子在膜表面发生电离；在膜进样装置前后电场与载气的共同作用下离子迅速离开膜表面，提高了膜内外两侧的样品浓差，从而提高样品在膜进样装置中的透过率和透过速度。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种基于离子吹扫型膜进样的离子迁移谱仪。
[0006]一种基于离子吹扫型膜进样的离子迁移谱仪，包括膜进样装置和离子迁移谱，离子迁移谱包括依次排布的电离源、电离反应区、离子门、离子迁移区、栅网、离子接收极。
[0007]膜进样装置为一端开口、另一端密闭的箱体，箱体的开口端设置有半透膜，箱体上设有进气口和出气口，箱体的开口端置于离子迁移谱的电离反应区；半透膜将箱体的内部腔室与离子迁移谱的电离反应区分隔开，使它们互不连通；电离源作用下生成的反应离子吹扫暴露于电离反应区的膜表面，使样品分子在膜表面上发生电离。
[0008]电离反应区包括二个以上的电极环，膜进样装置设置于两个电极环之间，两个电极环分别通过导线接外界直流电压。
[0009]膜进样装置中的半透膜为平面或管状的硅橡胶膜。
[0010]电离源为放射性电离源或光电离源或放电电离源。
[0011]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。[0012]掺杂剂为丙酮、乙醇、甲苯。
[0013]箱体的进气口通过管路与样品气气源相连，箱体的出气口放空或通过管路接收集瓶。
[0014]于箱体的进气口或出气口处设有采样泵。本发明的优点:
[0015]电离源作用下生成的反应离子吹扫暴露于电离反应区的膜表面，使样品分子在膜表面上即被电离，生成的离子在电场和载气的共同作用下迅速离开膜表面，保持了膜两侧的最大样品浓差，提高膜进样装置对样品的透过率和透过速度，从而提高仪器的灵敏度和响应速度。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明采用平面膜时的3种结构示意图。
[0017]图2为本发明采用管状膜时的2种结构示意图。
[0018]图3为放射性电离源结构示意图。
[0019]图4为光电离源结构示意图。
[0020]图5为放电电离源结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]本发明提供了一种基于离子吹扫型膜进样的离子迁移谱仪。
[0022]膜进样装置为一端开口、另一端密闭的箱体，箱体的开口端设置有半透膜，箱体上设有进气口和出气口，箱体的开口端置于离子迁移谱的电离反应区；半透膜将箱体的内部腔室与离子迁移谱的电离反应区分隔开，使它们互不连通；电离源作用下生成的反应离子吹扫暴露于电离反应区的膜表面，使样品分子在膜表面上发生电离。
[0023]电离反应区包括二个以上的电极环，膜进样装置设置于两个电极环之间，两个电极环分别通过导线接外界直流电压。
[0024]膜进样装置中的半透膜为平面或管状的硅橡胶膜。
[0025]电离源为放射性电离源或光电离源或放电电离源。
[0026]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。
[0027]掺杂剂为丙酮、乙醇、甲苯。
[0028]箱体的进气口通过管路与样品气气源相连，箱体的出气口放空或通过管路接收集瓶。
[0029]于箱体的进气口或出气口处设有采样泵。
[0030]如图1和图2所示，其中I为电离源，2电离反应区，3离子迁移区，4为电极环，5为绝缘环，6为离子门，7为栅网，8为离子接收极，9为半透膜，10为样品进气口，11为样品出气口，12为载气入口，13为漂气入口，14为出气口。样品从样品进气口进入膜进样装置，其分子在浓差的作用下透过半透膜；电离源作用下生成的反应离子直接吹扫暴露于电离反应区的膜表面，使得上面的样品分子发生电离，生成的离子在前后电场和载气的共同作用下迅速离开膜表面，保持了膜两侧的最大样品浓差，提高膜进样装置对样品的透过率及透过速率。离子通过周期开启的离子门进入由均匀电场构成的离子迁移区，由于不同离子在结构、质量、电荷等方面存在差异，因此它们具有不同的迁移率，致使其在迁移区内移动的速度不同，先后达到检测器，从而实现分离与检测。
【权利要求】
1.一种基于离子吹扫型膜进样的离子迁移谱仪，包括膜进样装置和离子迁移谱，离子迁移谱包括依次排布的电离源、电离反应区、离子门、离子迁移区、栅网、离子接收极；其特征在于: 膜进样装置为一端开口、另一端密闭的箱体，箱体的开口端设置有半透膜，箱体上设有进气口和出气口，箱体的开口端置于离子迁移谱的电离反应区；半透膜将箱体的内部腔室与离子迁移谱的电离反应区分隔开，使它们互不连通；电离源作用下生成的反应离子吹扫暴露于电离反应区的膜表面，使样品分子在膜表面上发生电离。
2.根据权利要求1所述的基于离子吹扫型膜进样的离子迁移谱仪，其特征在于:电离反应区包括二个以上的电极环，膜进样装置设置于两个电极环之间，两个电极环分别通过导线接外界直流电压。
3.根据权利要求1所述的基于离子吹扫型膜进样的离子迁移谱仪，其特征在于:膜进样装置中的半透膜为平面或管状的硅橡胶膜。
4.根据权利要求1所述的基于离子吹扫型膜进样的离子迁移谱仪，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。
5.根据权利要求4所述的基于离子吹扫型膜进样的离子迁移谱仪，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。
6.根据权利要求5所述的基于离子吹扫型膜进样的离子迁移谱仪，其特征在于:掺杂剂为丙酮、乙醇、甲苯。
7.根据权利要求1所述的基于离子吹扫型膜进样的离子迁移谱仪，其特征在于:箱体的进气口通过管路与样品气气源相连，箱体的出气口放空或通过管路接收集瓶。
8.根据权利要求1所述的基于离子吹扫型膜进样的离子迁移谱仪，其特征在于:于箱体的进气口或出气口处设有采样泵。
【文档编号】H01J49/02GK103887143SQ201210555933
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月19日 优先权日:2012年12月19日
【发明者】李海洋, 周庆华, 陈创, 程沙沙, 梁茜茜, 彭丽英 申请人:中国科学院大连化学物理研究所