离子迁移谱仪的离子源的制作方法

本公开涉及一种离子迁移谱仪，且更具体地涉及一种离子迁移谱仪的离子源。

背景技术：

已知在离子迁移谱仪领域中的多种装置。明确而言，已知用于使气相分子电离并且通过电场将它们驱动到检测器的装置和方法。离子穿过电离源与检测器之间限定的空间所需的时间是离子结构的特性，并且提供有关原始分子身份的信息。

通常认为常规方法和系统对于其预期目的是令人满意的。然而，在本领域中仍然需要具有改善的可靠性和可重复性的电离区。在本领域中还需要在经济上可行的此类改善和部件。本公开可以为这些仍需的挑战中的至少一个提供解决方案。

技术实现要素：

一种用于分析蒸气样品的离子迁移谱仪包括用于接收蒸气样品的多环离子源，其中所述多环离子源包括一系列环，其中所述多环离子源的每个环在其内表面上包括电离层，所述电离层用于对所述蒸气样品的至少一部分充电并且产生电离的蒸气样品。

所述离子迁移谱仪可以包括位于多环离子源下游的用于接收电压脉冲的静电门，以将电离的蒸气样品引导至离子迁移谱仪的分析区。所述系列环可以彼此电绝缘，并且大约为2毫米厚。所述系列环可以同心地布置成一排并且具有相等的直径。所述系列环中的每个环与相邻环之间可以包括间隙。

所述系列环中的每个环可以包括穿过其的通道阵列。通道阵列中的每个通道可以包括电离层。电离层可以包括镍63或类似物。通道阵列可以包括蜂窝状图案或棋盘状图案或者类似图案。

所述离子迁移谱仪还可以包括反向场电离盘，所述反向场电离盘的直径等于或类似于所述系列环的直径，并且位于多环离子源的下游和静电门的上游。反向场电离盘可以包括面向上游的表面，所述面向上游的表面包括电离层。电离层可以包括镍涂层或镍箔。反向场电离盘可以包括孔口阵列，所述孔口阵列被配置为使空气缓冲气体通过。所述离子迁移谱仪还可以在没有多环离子源的情况下通过使用反向场电离盘进行操作。

一种使用离子迁移谱仪来分析蒸气的方法包括：使蒸气样品到达一系列电离环；使用所述系列电离环将所述蒸气样品电离以产生电离的蒸气；使缓冲气体穿过位于所述系列电离环下游的电离盘以缓冲所述电离的蒸气；并且使所述电离的蒸气的至少一部分向下游到达所述离子迁移谱仪的分析区。所述电离盘可以引导β粒子远离所述分析区。

从下面结合附图对优选实施方案的详细描述中，本主题公开的系统和方法的这些和其它特征对于本领域技术人员而言将变得更加显而易见。

附图说明

为了使与本主题发明有关的领域的技术人员将易于理解如何制作和使用本主题发明的装置和方法而无需过度实验，将在下文中参考特定附图详细描述本发明的优选实施方案，其中：

图1是示出多环离子源的离子迁移谱仪的示意图；

图2是图1的离子源的透视图，其示出了图案化的横截面；和

图3是图1的反向场部分的透视图，其示出了反向场电离盘。

具体实施方式

现在将参考附图，其中相似的参考标号标识本主题发明的相似的结构特征或方面。为了解释和说明而非限制的目的，图1中示出了包括根据本发明的多环离子源的离子迁移谱仪的示例性实施方案的局部视图，并且所述离子迁移谱仪总体上用参考符号100指定。如将描述，在图2至图3中提供了根据本发明的多环离子源的其它实施方案或其方面。本发明的方法和系统可用于改善气体样品的电离。

现在参考图1至图3，用于分析蒸气样品102的离子迁移谱仪100包括用于接收蒸气样品102的多环离子源104，其中多环离子源104包括一系列环106。多环离子源104中的每个环106在其内表面110上包括电离层108，以对蒸气样品102的至少一部分充电并且产生电离的蒸气样品112。

离子迁移谱仪100包括位于多环离子源104下游的用于接收电压脉冲的静电门114，以将电离的蒸气样本112引导至离子迁移谱仪100的分析区116。一旦进入分析区116中，电离的蒸气样品112的离子就基于其质荷比和碰撞截面在电场中分离。离子的到达时间是在检测器处测量的，并且飞行时间用于确定离子身份。

所述系列环106中的每个环彼此电绝缘，并且大约为2毫米厚。所述系列环106同心地布置成一排，并且各自具有相等的直径。所述系列环中的每个环106与相邻环106之间包括间隙118。这种布置改善了通过电离区域的电场分布，使得在蒸气样品102中形成的离子不太可能被径向分散并且更可能到达分析区116。

所述系列环中的每个环106包括穿过其的通道阵列120。通道阵列120中的每个通道122包括电离层108。电离层108可以包括镍63涂层或箔或者类似物。通道阵列120可以包括蜂窝状图案或棋盘状图案或者类似图案。此图案增大了电离表面并且改善了蒸气样品102被完全电离的可能性。

离子迁移谱仪100包括反向场电离盘124，所述反向场电离盘的直径等于或类似于所述系列环106的直径，并且位于多环离子源104的下游和静电门的上游。反向场电离盘124包括面向上游的表面126，所述面向上游的表面126包括电离层127。电离层127可以是镍涂层或箔。反向场电离盘124还包括用于使空气缓冲气体130通过的孔口阵列128。电离盘124和所述系列环106可以被并入到现有的谱仪中，并且替换现有的电离区。离子迁移谱仪100还可以在没有多环离子源104的情况下通过使用反向场电离盘124进行操作。

一种使用离子迁移谱仪100来分析蒸气样品102的方法包括：使蒸气样品102到达一系列电离环106；使用所述系列电离环106将蒸气样品106电离以产生电离的蒸气112；使缓冲气体130穿过位于所述系列电离环106下游的电离盘124；并且使电离的蒸气112的至少一部分到达离子迁移谱仪的分析区116。电离盘124引导β粒子远离分析区116。电离盘124包括电离表面。这种配置有助于解决其中电离发生在静电门另一边的早期挑战。通过使电离表面指向上游方向，β粒子被引导远离分析区116。

如上所述并且在附图中示出的本公开的方法和系统提供了一种具有包括增加的可靠性和稳定性的优良特性的分析谱仪。虽然已经参考实施方案示出和描述了本主题公开的设备和方法，但是本领域技术人员将容易理解，在不背离本主题公开的精神和范围的情况下，可以对其进行改变和/或修改。

技术特征：

1.一种用于分析蒸气样品的离子迁移谱仪，其包括：

多环离子源，其被配置为接收蒸气样品，其中所述多环离子源包括一系列环，其中所述多环离子源的每个环在其内表面上包括电离层，所述电离层被配置为对所述蒸气样品的至少一部分充电并且产生电离的蒸气样品。

2.根据权利要求1所述的离子迁移谱仪，其还包括位于所述多环离子源下游的用于接收电压脉冲的静电门，所述静电门被配置为将所述电离的蒸气样品引导至所述离子迁移谱仪的分析区。

3.根据权利要求1所述的离子迁移谱仪，其中所述系列环中的所述环彼此电绝缘。

4.根据权利要求1所述的离子迁移谱仪，其中所述系列环中的每个环包括穿过其的通道阵列。

5.根据权利要求4所述的离子迁移谱仪，其中所述通道阵列包括蜂窝状图案。

6.根据权利要求1所述的离子迁移谱仪，其中所述系列环沿着轴线同心地布置成一排。

7.根据权利要求1所述的离子迁移谱仪，其中所述系列环中的每个环被布置为与相邻环包括间隙。

8.根据权利要求1所述的离子迁移谱仪，其还包括位于所述多环离子源下游的反向场电离盘。

9.根据权利要求8所述的离子迁移谱仪，其中所述反向场电离盘位于所述静电门的上游。

10.根据权利要求8所述的离子迁移谱仪，其中所述反向场电离盘包括面向上游的表面，所述面向上游的表面包括电离涂层。

11.根据权利要求8所述的离子迁移谱仪，其中所述反向场电离盘包括被配置为使空气缓冲气体通过的孔口阵列。

12.根据权利要求8所述的离子迁移谱仪，其中所述反向场电离盘的直径等于所述系列环的直径。

13.根据权利要求1所述的离子迁移谱仪，其中所述系列环中的每个环大约为2mm厚。

14.一种用于分析蒸气样品的离子迁移谱仪，其包括：

位于下游的反向场电离盘，所述反向场电离盘被配置为接收蒸气样品并位于静电门的上游，其中所述反向场电离盘包括面向上游的表面，所述面向上游的表面包括电离涂层。

15.根据权利要求14所述的离子迁移谱仪，其中所述反向场电离盘包括被配置为使空气缓冲气体通过的孔口阵列。

16.一种使用离子迁移谱仪来分析蒸气样品的方法，其包括：

使蒸气样品穿过毛细管柱到达一系列电离环，每个电离环具有：

利用所述系列电离环将所述蒸气样品电离，以产生电离的蒸气；

使缓冲气体穿过位于所述系列电离环下游的电离盘以缓冲所述电离的蒸气；并且

使所述电离的蒸气向下游到达所述离子迁移谱仪的分析区。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述电离盘引导β粒子远离所述分析区。

技术总结
一种用于分析蒸气样品的离子迁移谱仪包括用于接收蒸气样品的多环离子源，其中所述多环离子源包括一系列环，其中所述多环离子源的每个环在其内表面上包括电离层，所述电离层用于对所述蒸气样品的至少一部分充电并且产生电离的蒸气样品。

技术研发人员：B.D.加纳;G.A.埃斯曼;H.沃尔尼克
受保护的技术使用者：哈米尔顿森德斯特兰德公司
技术研发日：2019.12.13
技术公布日：2020.10.02