一种离子捕集气体分子分离方法及装置与流程

本发明涉及复杂多组分气体分子检测样品前处理领域，特别涉及一种离子捕集气体分子分离方法。

背景技术：

复杂多组分气体分子检测是气体精细化检测的重要部分，在采用质谱或离子迁移谱对气体样品进行分析检测时，气体分子种类较少的样品可以直接进样检测，当待测样品为复杂多组分气体时部分样品分子之间会相互干扰导致漏检或误检测，因此对于复杂多组分气体分子的检测需要进行气体分离样品前处理，如与气相色谱联用在进样前用气相色谱对样品分子进行分离处理。

气相色谱是当前质谱检测中使用最为广泛的样品分子分离处理技术，其分离器件色谱柱以气体作为流动相、以固体或液体作为固定相，利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异来实现混合物的分离。气相色谱的缺点是在分离的过程中需要对色谱柱进行控温加热，同时需要高压纯净的载气来推动流动相，因此气相色谱装置或设备大都采用温控箱来加热色谱柱，同时配备高压氦气和氩气钢瓶来推动流动相，使得整个装置或设备体积大、重量沉重，难以便携移动、不利于现场快速检测，同时随着高压载气的消耗更换沉重的载气钢瓶也给使用带来了不便之处。此外色谱柱的保留时间在分钟量级，分离一个样品一般要几分钟到几十分钟的时间，无法胜任检测速度要求在秒级或更快的在线监测。

综上，常用于质谱或离子迁移谱复杂多组分气体样品分离处理的气相色谱装置或设备存在体积大、重量沉重、需要高压钢瓶载气、分离处理速度慢等缺点，随着便携式微小型质谱仪和离子迁移谱仪的发展，气相色谱难以满足质谱和离子迁移谱在便携式现场快检领域以及秒级频率的高速在线检测领域的应用配套需求。有鉴于此，实有必要开发一种新式的气体分子分离方法，用以解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种离子捕集气体分子分离方法及装置，采用紫外光电离、质子亲和电离反应、电场辅助离子捕集(场致离子捕集)、离子中和还原技术相结合，实现样品气体分子快速分离；同时分离处理过程中只需要消耗较小的电功率来电离和辅助离子捕集，无需大范围温控，无需高压载气，整个装置体积小、重量轻、无耗材。

为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种离子捕集气体分子分离方法，包括以下步骤：

进气，开启捕集电场和离子化电离源，将离子化电离源的激发功率恒定，关闭洗气，开启进样，向电离反应腔注入样品气体；此时，离子化电离源单位时间内注入的用于电离的光子数量恒定，且光子数量大于等于样品气体分子数量；其中，样品气体分子中包含至少两种物质，且每种样品气体分子的质子亲和能不同；

电离化，关闭进样，开启洗气，电离能在光子能力之下的样品气体分子全部被电离成正离子，在离子推斥电极的电场力作用下，正离子被推向离子捕集中和电极后中和得到中性分子，分子脱离离子捕集中和电极再度被电离成正离子，样品气体分子一直在离子态和分子态之间转换并被捕集电场约束在离子捕集中和电极附近的离子化电离源作用区域内，再度被离子化得样品气体无法穿过离子推斥电极；

捕集分离，降低单位时间内用于电离的光子数量，质子亲和能相对较低的样品气体分子未被再度离子化，成为中性分子，并被洗气携带穿过离子推斥电极并输出；质子亲和能相对较高的样品气体分子因被再度离子化而无法穿过离子推斥电极。

优选地，顺序分离，待捕集分离完成，延时等待，待检测仪器完成检测，跳转至下一次捕集分离，直至样品气体按质子亲和能从低到高的顺序逐一分离。

优选地，所述离子化电离源为紫外光离子化电离源。

一种离子捕集气体分子分离装置，包括装置本体，所述装置本体包括样品气体进气管、离子化电离源、电离室、离子捕集中和电极、离子推斥电极、洗气进气管、出气管；其中，

所述离子化电离源用于将所述电离室内的待检测的样品气体电离化形成带正电离子；所述离子化电离源内设有若干档可调节功率输出；

所述电离室用于提供所述待检测的样品气体电离的电离反应腔；所述电离室为三通结构，其中，第一端连通所述离子化电离源，第二端安装所述离子捕集中和电极，第三端安装所述离子推斥电极；

所述离子捕集中和电极用于中和带正电离子电量并还原成中性分子；所述离子捕集中和电极连通所述样品气体进气管与所述洗气进气管；

所述离子推斥电极用于提供推动带正电离子向所述离子捕集中和电极运动的捕集电场；所述离子推斥电极侧连通所述出气管；

待检测的样品气体通过所述样品气体进气管进入所述电离室充分电离后，得到带正电离子，在所述离子推斥电极的捕集电场的电场力作用下，正离子被推向所述离子捕集中和电极后中和得到中性分子，分子脱离所述离子捕集中和电极再度被电离成正离子，样品气体分子一直在离子态和分子态之间转换并被捕集电场约束在所述离子捕集中和电极附近的离子化电离源作用区域内，再度被离子化得样品气体无法穿过所述离子推斥电极；降低单位时间内用于电离的光子数量，质子亲和能相对较低的样品气体分子未被再度离子化，成为中性分子，并被洗气携带穿过离子推斥电极并输出；质子亲和能相对较高的样品气体分子因被再度离子化而无法穿过离子推斥电极；洗气通过所述洗气进气管进入所述电离室，洗气将质子亲和能相对较低的样品气体分子携带穿过所述离子推斥电极的镂空结构并从所述出气管输出。

优选地，所述离子化电离源为紫外光离子化电离源，所述紫外光离子化电离源包括紫外pid灯、螺旋管驱动线圈、射频驱动电源；所述螺旋管驱动线圈缠绕在所述紫外pid灯灯身上；所述螺旋管驱动线圈两极连接所述射频驱动电源；所述紫外pid灯的透光窗口与所述电离室连接。

优选地，还包括由出气汇聚器，通过所述出气汇聚器连通所述离子推斥电极侧与所述出气管；所述出气汇聚器包括呈漏斗状的汇聚内表面、孔道；所述孔道连通所述汇聚内表面与所述出气管。

优选地，所述电离室为中空三通结构，所述电离室内表面一端设有第一台阶、第二台阶；所述第一台阶几何尺寸大于所述第二台阶几何尺寸；所述第一台阶用于固定所述离子捕集中和电极；所述第二台阶与所述离子捕集中和电极形成导气沟槽与拢气口；所述电离室内表面另一端设有第三台阶；所述第三台阶用于固定所述离子推斥电极。

优选地，位于所述第三台阶同端的所述电离室内表面端面还设有第四台阶；所述第四台阶用于固定所述出气汇聚器。

优选地，所述离子捕集中和电极包括进气导流槽、离子中和捕集板、中和电极引线、样品进气孔、洗气进气孔；通过所述中和电极引线将所述离子中和捕集板与电源连接；所述离子中和捕集板用于中和带正电离子电量；所述样品进气孔与所述洗气进气孔分别与所述进气导流槽连通；所述样品进气孔连通所述样品气体进气管；所述洗气进气孔连通所述洗气进气管。

优选地，所述离子推斥电极包括电极片、推斥电极引线；通过所述推斥电极引线将所述电极片与电源连接；所述电极片上设有镂空通道。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

本发明提供一种离子捕集气体分子分离装置，包括装置本体，所述装置本体包括样品气体进气管、离子化电离源、电离室、离子捕集中和电极、离子推斥电极、洗气进气管、出气管；本发明还涉及一种离子捕集气体分子分离方法。本发明采用紫外光电离、质子亲和电离反应、电场辅助离子捕集(场致离子捕集)、离子中和还原技术相结合，实现样品气体分子快速分离；本发明的分离时间间隔可根据后续检测仪器的分析处理速度联动调节；同时分离处理过程中只需要消耗较小的电功率来电离和辅助离子捕集，无需大范围温控，无需高压载气，整个装置体积小、重量轻、无耗材。本发明构思巧妙，分离效果控制灵活，便于气体检测推广应用。

附图说明

图1为根据本发明所述的一种离子捕集气体分子分离方法的流程示意图；

图2为根据本发明所述的一种离子捕集气体分子分离装置的三维剖视结构示意图；

图3为根据本发明所述的一种离子捕集气体分子分离装置的离子化电离源的整体结构示意图；

图4为根据本发明所述的一种离子捕集气体分子分离装置的电离室的三维剖视结构示意图；

图5为根据本发明所述的一种离子捕集气体分子分离装置的离子捕集中和电极的三维剖视结构示意图；

图6为根据本发明所述的一种离子捕集气体分子分离装置的离子推斥电极的整体结构示意图；

图7为根据本发明所述的一种离子捕集气体分子分离装置的出气汇聚器的结构示意图。

图中标号：

装置本体100、样品气体进气管10、离子化电离源20、电离室30、离子捕集中和电极40、离子推斥电极50、洗气进气管70、出气管80、驱动电源90、紫外pid灯201、螺旋管驱动线圈202、射频驱动电源203、透光窗口204、上台阶301、第一台阶302、第二台阶303、第三台阶304、第四台阶305、进气导流槽401、抵触板402、离子中和捕集板403、中和电极引线404、样品进气孔405、洗气进气孔406、电极片501、推斥电极引线502、镂空通道503、桶身601、平板桶底602、汇聚内表面603、桶口604、孔道605。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。

实施例1

参照图1所示，一种离子捕集气体分子分离方法，包括以下步骤：

s1、进气，开启捕集电场和离子化电离源，将离子化电离源的激发功率恒定，关闭洗气，开启进样，向电离反应腔注入样品气体；此时，离子化电离源单位时间内注入的用于电离的光子数量恒定，且光子数量大于等于样品气体分子数量；其中，样品气体分子中包含至少两种物质，且每种样品气体分子的质子亲和能不同；在一实施例中，开启高压捕集电场和紫外pid灯，将紫外pid灯的激发功率调制最大，关闭洗气、开启进样气体向电离反应腔注入样品气体。

s2、电离化，关闭进样，开启洗气，电离能在光子能力之下的样品气体分子全部被电离成正离子，在离子推斥电极的电场力作用下，正离子被推向离子捕集中和电极后中和得到中性分子，分子脱离离子捕集中和电极再度被电离成正离子，样品气体分子一直在离子态和分子态之间转换并被捕集电场约束在离子捕集中和电极附近的离子化电离源作用区域内，再度被离子化得样品气体无法穿过离子推斥电极；在一实施例中，当样品气体充满电离反应腔后关闭进样气体停止进样，随后开启洗气，让洁净的洗气源源不断地流经电离反应腔穿过离子推斥电极从出气汇聚器流往配套检测仪器；此时紫外pid灯的以最大的驱动激发功率向电离反应腔中快速注入足量的高能紫外光子，电离能在光子能力之下的样品分子全部被电离成正离子，在高压电场的推动下被捕集到接地的中和电极板上，在电极板上获得电子之后被中和还原为分子，随后离开中和电极板又再度被电离成正离子再次被电场力运往捕集中和电极板，如此样品气体分子一直在离子态和分子态之间转换并被高压电场约束在离子捕集中和电极板附近的紫外光照区域内，再度被离子化得样品气体无法穿过离子推斥电极。

s3、捕集分离，降低单位时间内用于电离的光子数量，质子亲和能相对较低的样品气体分子未被再度离子化，成为中性分子，并被洗气携带穿过离子推斥电极并输出；质子亲和能相对较高的样品气体分子因被再度离子化而无法穿过离子推斥电极。在一实施例中，将紫外pid灯的驱动激发功率减小一档，即调小至下一恒定功率。样品物质离子从捕集中和电极板上获得电子中和为中性分子之后，随着单位时间内注入高能紫外光子的数量变少时，经光离子化和质子亲和电离反应之后质子亲和能相对最低的样品物质未被再度离子化，成为获得自由的中性分子，随后被洁净的洗气携带穿过离子推斥电极的扇形镂空通道在出气汇聚器中汇聚之后被送往配套的检测仪器。

s4、顺序分离，待捕集分离完成，延时等待，待检测仪器完成检测，跳转至下一次捕集分离，直至样品气体按质子亲和能从低到高的顺序逐一分离。在一实施例中，当电离反应腔中重获自由的样品分子被洗气带走完毕后延迟一段时间留给配套检测仪器对前次分离出去的样品分子进行检测分析；延时完毕后依次重复s2、s3的步骤，直到电离反应腔中的样品分子被按照质子亲和能从低到高的顺序一一分离出来为止。

实施例2

一种离子捕集气体分子分离装置，包括装置本体100，所述装置本体100包括样品气体进气管10、离子化电离源20、电离室30、离子捕集中和电极40、离子推斥电极50、洗气进气管70、出气管80；其中，

所述离子化电离源20用于将所述电离室30内的待检测的样品气体电离化形成带正电离子；所述离子化电离源20内设有若干档可调节功率输出；

所述电离室30用于提供所述待检测的样品气体电离的电离反应腔306；所述电离室30为三通结构，其中，第一端连通所述离子化电离源20，第二端安装所述离子捕集中和电极40，第三端安装所述离子推斥电极50；

所述离子捕集中和电极40用于中和带正电离子电量并还原成中性分子；所述离子捕集中和电极40连通所述样品气体进气管10与所述洗气进气管70；

所述离子推斥电极50用于提供推动带正电离子向所述离子捕集中和电极40运动的离子推斥分离电场；所述离子推斥电极50侧连通所述出气管80；

待检测的样品气体通过所述样品气体进气管10进入所述电离室30充分电离后，得到带正电离子，在所述离子推斥电极50的捕集电场的电场力作用下，正离子被推向所述离子捕集中和电极40后中和得到中性分子，分子脱离所述离子捕集中和电极40再度被电离成正离子，样品气体分子一直在离子态和分子态之间转换并被捕集电场约束在所述离子捕集中和电极40附近的离子化电离源20作用区域内，再度被离子化得样品气体无法穿过所述离子推斥电极；降低单位时间内用于电离的光子数量，质子亲和能相对较低的样品气体分子未被再度离子化，成为中性分子，并被洗气携带穿过离子推斥电极并输出；质子亲和能相对较高的样品气体分子因被再度离子化而无法穿过离子推斥电极；洗气通过所述洗气进气管70进入所述电离室30，洗气将质子亲和能相对较低的样品气体分子携带穿过所述离子推斥电极50的镂空结构并从所述出气管80输出。

需要说明的是，质子亲和能指的是分子离子反应时分子夺取正电荷被质子化的过程中释放出的能量，它反映了物质分子夺取正电荷的能力，根据美国国家标准与技术研究院nationalinstituteofstandardsandtechnology，nist的化学数据库(nistchemistrywebbook,srd69)对质子亲和能进行测试和收录的数据，有将近两千种物质分子能够从质子亲和能比自己低的物质正离子中夺取正电荷，涵盖了常压下的绝大部分气体分子。在本实施例中，对复杂多组分气体分子的分离处理基于竞争性电离反应原理，利用质子亲和能高的物质分子易与质子亲和能低的物质离子发生电荷交换形成离子分子反转的特性，以一定的光功率将样品气体分子按质子亲和能从高到低依次电离为正离子，用电场力将离子捕集约束在中和电极的附近让能够被电离的分子无法逃离，不带电的中性分子则可被洗气带出电离室之外；逐步降低光功率，每降低一次光功率，随着单位时间内高能紫外光子注入数量的减少就有一部分质子亲和能相对较低的样品物质离子在捕集中和电极表面中和还原为中性分子后不能再次转换到离子态，中和还原后的中性样品分子被洗气气流带出电离室之外送至配套的检测仪器；仪器检测完毕后再次降低光功率重复前述过程，将复杂多组分样品气体分子按照质子亲和能从低到高的顺序一一中分离出来。简单地概括就是利用质子亲和电离反应将占比较大的质子亲和能相对较高的物质分子转换为离子态，用高压电场捕集离子让其无法逃离电场区，让占比较小的质子亲和能相对较低的物质分子以中性分子的状态自由通过电场区域先行被分离出来。

实施例3

如图3所示，所述离子化电离源20为紫外光离子化电离源，所述紫外光离子化电离源包括紫外pid灯201、螺旋管驱动线圈202、射频驱动电源203；所述螺旋管驱动线圈202缠绕在所述紫外pid灯201灯身上；所述螺旋管驱动线圈202两极连接所述射频驱动电源203；所述紫外pid灯201的透光窗口204与所述进样导流罩30连接。

在本实施中，如图3所示，紫外pid灯201具有能透过高能紫外光子的透光窗口204氟化镁或氟化锂窗口，高能紫外光子可以从该窗口出射到灯的外部，紫外pid灯的窗口端与进样导流罩30相连接。

需要说明的是，紫外光离子化电离源是一种选择性电离源，利用高能紫外光对气态分子进行电离。本实施例中采用pid灯为氩灯，其最短谱线波长为104.8nm，对应的最高能量光子的能量为11.8ev，能将电离能在11.8ev以内的气体分子在转化为离子态，电离能较高的载气分子(如空气的主要成份氮气和氧气的电离能分别为14.53ev和13.62ev)则不受影响继续保持中性分子状态；同时由于所采用的高能紫外光子的能量在11.8ev以下，对分子结构没有破坏作用。在本实施例中，所述的高能紫外光子中的高能指的是单光子能量。根据爱因斯坦的光量子理论，光是由光子流组成的，光子的能量与光的波长呈反比例关系，即光的波长越短对应光子的能量也就越高，如波长为116.5nm光的光子能量为10.6ev、波长为50.8nm光的光子能量为11.8ev。除单光子的能量以外，还有一个参数为光强，即单位立体角内的光通量，正比于单位时间内直射穿过单位面积的光子数量，即单位时间内光子的密度分布，光强越大意味着单位时间内发出的光子数量越多。

工作过程中，射频驱动电源203产生射频交变电流提供给螺旋管驱动线圈202，螺旋管驱动线圈202将射频交变电流转换为感应电磁场为紫外pid灯201提供激发能量，感应电磁场激发灯内部的稀薄气体分子放电产生高能紫外光从透光窗口204出射后穿过进样导流罩30照射到电离室40中，虽然单光子的能量由灯内所充稀薄气体的特征谱线所决定在工作过程中不可调节，但可通过激发功率的大小来改变灯的发光强度，即通过射频驱动电源203的输出功率来调节单位时间内所发出高能紫外光子的数量。当紫外pid灯201的驱动激发功率恒定时，pid灯以恒定的速率向电离反应腔405中匀速注入高能紫外光子，接收到高能紫外光子的样品分子被电离为正离子，即高能紫外光子以恒定的速度产生正离子；当单位时间内注入高能紫外光子的数量远多于可以被电离的物质分子数量时所有能被电离的物质分子均能被光离子化；当单位时间内注入高能紫外光子的数量变少时有部分样品物质分子得不到高能紫外光子未被光离子化，但在经过随之而来的质子亲和电离反应之后质子亲和能高的物质分子会从质子亲和能低的物质离子中夺取正电荷发生质子亲和电离反应；经质子亲和电离反应之后质子亲和能高的物质均被离子化，质子亲和能相对较低的物质则为中性分子形态。

实施例4

如图4所示，所述电离室30为中空三通结构，所述电离室30内表面一端设有第一台阶302、第二台阶303；所述第一台阶302几何尺寸大于所述第二台阶303几何尺寸；所述第一台阶302用于固定所述离子捕集中和电极40；所述第二台阶303与所述离子捕集中和电极40形成导气沟槽与拢气口；所述电离室30内表面另一端设有第三台阶304；所述第三台阶304用于固定所述离子推斥电极50。

在本实施中，如图4所示，电离室30的上方开口通往紫外pid灯201，上开口周围有一圆形的上台阶301用于与紫外pid灯201的透光窗口204端对接，pid灯的高能紫外光子透光窗口204贴于上台阶301面上，紫外pid灯201的灯身与上台阶301的台阶壁紧密配合。电离室30的左侧开口通往离子捕集中和电极40，左侧有两个圆形台阶，第一台阶302用于固定离子捕集中和电极40，第二台阶303与离子捕集中和电极40中部的沟槽圈一起构成用于进气的导气沟槽与拢气口。电离室30右侧开口通往离子推斥电极50和出气汇聚器60，右侧也有两个圆形台阶，第三台阶304用于卡位离子推斥电极50，第四台阶305用于固定出气汇聚器60。在上方紫外pid灯201的透光窗口204、左侧离子捕集中和电极40、右侧离子推斥电极50的以及电离室未设开口方向的内壁的合围下，电离室的中心部位形成一个相对封闭的腔体，即电离反应腔306。

实施例5

如图5所示，所述离子捕集中和电极40包括进气导流槽401、离子中和捕集板403、中和电极引线404、样品进气孔405、洗气进气孔406；通过所述中和电极引线404将所述离子中和捕集板403与电源连接；所述离子中和捕集板403用于中和带正电离子电量；所述样品进气孔405与所述洗气进气孔406分别与所述进气导流槽401连通；所述样品进气孔405连通所述样品气体进气管10；所述洗气进气孔406连通所述洗气进气管70。

在本实施中，如图4所示，离子捕集中和电极40为一耐腐蚀不锈钢材料制作的圆形工字结构体；其中部腰身处有一圈沟槽的进气导流槽401用于进气导流，进气导流槽401与电离室左侧圆形台阶303的台阶壁配合形成一个相对宽阔的进气导流通道；左侧的圆形的抵触板402用于与电离室30左侧的圆形的第一台阶302紧配固定；离子中和捕集板403的边缘与电离室30左侧第二台阶303的台阶平面构成一圈相对狭窄的拢气口；抵触板402的边缘侧壁上有一中和电极引线404用于连接高压的驱动电源90的输出电源地，靠近边缘处有两个连通到进气导流槽401的样品进气孔405、洗气进气孔406分别用于安装样品气体进气管10和洗气进气管70。在进样的过程中洗气处于关闭状态，样品气体进入到进气导流槽401之后沿相对宽阔的沟槽流动，充满沟槽之后从离子中和捕集板403边缘外侧的拢气口均匀地注入到电离反应腔306中；在分离时关闭进样气体、开启洗气，洁净的洗气首先充满进气导流槽401，然后从拢气口溢出流入到电离反应腔306内，从电离反应腔306中自左至右流动携带中未被电离的中性样品分子穿过离子推斥电极50后从出气汇聚器60的中间圆孔流走。离子捕集中和电极40始终处于接地状态，其右侧的离子中和捕集板403与离子推斥电极50的极片形成一对平板电极。

实施例6

如图6所示，所述离子推斥电极50包括电极片501、推斥电极引线502；通过所述推斥电极引线502将所述电极片501与电源连接；所述电极片501上设有镂空通道503。

在本实施中，结合图6所示，圆形的电极片501上有众多扇形镂空通道503供气流通过，进样时多余的样品气体以及分离时携带部分样品物质分子的洗气从扇形的镂空通道503中流出到出气汇聚器中；电极片501和离子捕集中和离子中和捕集板403构成一对平行电极，推斥电极引线502将电极片与高压的驱动电源90的输出正高压相连接，当开启正高压时两平行电极之间形成的捕集电场穿过电离室的电离反应腔306，在电场力的推动下由光离子化和质子亲和电离反应形成的离子被吸引到离子中和捕集板403上，离子在接地的导电平板上获得电子后被中和为中性物质分子，随后被洗气气流载入高能紫外光照区域再次被光电离或发生质子亲和电离反应再度转换为离子态，然后又在电场力的作用下被接地的中电极板捕集，周而复始地重复着被电离和被捕集中和的循环过程，在循环重复的过程中这些气态物质被限制在捕集中和电极平板附近的紫外光照区域内，始终无法到达离子推斥电极离开电离室；只有当射频驱动电源203的输出功率降低使得紫外pid灯201在单位时间内发出高能紫外光子数量减少时，有相应数量的质子亲和能相对最低的物质分子在离开捕集中和电极板之后得不到光子未被光电离或其离子被其它质子亲和能高的物质分子夺去正电荷还原为分子，即由于单位时间注入光子数量的减少离开捕集中和电极板之后那些质子亲和能相对较低的物质在光电离和质子亲和电离反应之后仍为中性分子状态，这些物质分子才能被洗气携带穿过离子推斥电极的扇形的镂空通道503到达出气汇聚器60，最终获得离开电离室的机会。

需要说明的是，连接离子捕集中和电极40与离子推斥电极50的电源可以为同一电源，例如驱动电源90；也可以为两独立的电源，不应通过电源的选择限制本发明的保护范围。

实施例7

如图7所示，离子捕集气体分子分离装置还包括由出气汇聚器60，通过所述出气汇聚器60连通所述离子推斥电极50侧与所述出气管80；所述出气汇聚器60包括呈漏斗状的汇聚内表面603、孔道605；所述孔道605连通所述汇聚内表面603与所述出气管80。

在本实施中，如图7所示，出气汇聚器60由绝缘材料制作而成，由左侧圆形的桶身601和右侧面积大于桶身的圆形的平板桶底602构成。桶身601的内部空间呈圆锥漏斗状，即汇聚内表面603；桶口604抵触离子推斥电极50，将离子推斥电极50压贴在电离室30的右侧第三台阶面304上，从离子推斥电极50的扇形镂空孔道503中过来的气体从桶口流入汇聚内表面603。平板桶底602的中心有一孔道605用于固定出气管80，孔道605左侧与汇聚内表面603的漏口相连通，经汇聚内表面603收集的气体通过出气管80送往配套检测仪器。

本发明提供一种离子捕集气体分子分离装置，包括装置本体，所述装置本体包括样品气体进气管、离子化电离源、电离室、离子捕集中和电极、离子推斥电极、洗气进气管、出气管；本发明还涉及一种离子捕集气体分子分离方法。本发明采用紫外光电离、质子亲和电离反应、电场辅助离子捕集(场致离子捕集)、离子中和还原技术相结合，实现样品气体分子快速分离；本发明的分离时间间隔可根据后续检测仪器的分析处理速度联动调节；同时分离处理过程中只需要消耗较小的电功率来电离和辅助离子捕集，无需大范围温控，无需高压载气，整个装置体积小、重量轻、无耗材。本发明构思巧妙，分离效果控制灵活，便于气体检测推广应用。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。