一种多脉冲场离子注入压缩离子迁移管

本发明涉及分析仪器中的一种多脉冲场离子注入压缩离子迁移管，具体讲是通过在迁移管内不同区域增加栅网、并在特定时间施加脉冲电压，提高离子注入量和空间压缩，从而提高灵敏度和分辨率。

背景技术：

1、近年来，便携式检测仪器受到广泛关注，被应用于公共安全、环境污染监测等领域。离子迁移谱具有灵敏度高、检测速度快、便携等特点，是目前应用最多的技术之一。然而，由于离子迁移谱的分辨率不高，在复杂环境中往往会发生误报。另外，为了实现极早期预警，需要进一步提高检测灵敏度。虽然可以通过调控反应离子来调控电离反应，但仅仅限于个别体系、不具有通用性。因此，如何提高离子迁移谱自身的分辨能力一直是研究的重点。例如，杜永斋等人发明的一种空间聚焦离子门组件及空间聚焦离子迁移管(专利号cn201110226912)，一种空间聚焦离子门组件，包括离子门，其特征在于：于离子门(2)的一侧设有平行于离子门的聚焦栅网 (3)，离子门(2)及聚焦栅网(3)组合成空间聚焦离子门组件(1)；所用的离子门 (2)是bradbury，nielsen型离子门，由共平面但相互间绝缘的两组金属丝平行排列构成，在离子门的第一组金属丝上施加相当于其所处迁移管中位置的电势的恒定电压，第二组金属丝上施加周期性的高压，其绝对值高于第一组金属丝上的恒定电压绝对值，并处于第一金属丝上电压绝对值的≥ 100％且≤300％范围内；该高压在第一组金属丝与第二组金属丝间形成阻断离子的控制电场，实现离子门的功能，将离子周期性的注入到迁移区(6) 中；在聚焦栅网(3)上施加另一恒定电压，其绝对值小于第一金属丝上的恒定电压绝对值，并在其所处迁移管中位置处的电势的>0且≤200％范围内；第二组金属丝上高压在其与聚焦栅网(3)间形成一个聚焦电场，实现聚焦功能，将注入的离子进行压缩。王卫国等人发明的一种空间聚焦离子门组件及空间聚焦型离子迁移管(专利号cn201210394772)，一种空间聚焦离子门组件，其特征在于：离子门由高压金属丝组和低压金属丝组构成，高压金属丝组和低压金属丝组分别处于相互平行的两个平面内，且高压金属丝组中的金属丝与低压金属丝组中的金属丝于平行于它们所处平面的一平面上的投影相互交叉分布；高压金属丝组中的金属丝相互平行设置，低压金属丝组中的金属丝相互平行设置。

2、上述通过提高离子门上电压来提高分辨率，其提高幅度有限。另外，当脉宽减小时，离子注入量太少，严重影响灵敏度。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种多脉冲场离子注入压缩离子迁移管，显著提升质谱灵敏度和分辨率。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种多脉冲场离子注入压缩离子迁移管，

4、包括绝缘内筒，bn离子门，法拉第盘；bn离子门将绝缘内筒分为两个区域电离反应区和迁移区；于迁移区靠近法拉底盘处设有漂气入口，于电离反应区远离bn离子门一侧设有气体出口、靠近bn离子门一侧设有样品入口；

5、于bn离子门上开门时施加的电势u1，电离反应区电场强度为e1，迁移区电场强度为e2；

6、于电离反应区内、距离(离子迁移管轴线方向的距离)bn离子门为l1 的位置设有垂直于离子迁移管轴线方向的金属栅网作为脉冲离子注入栅网；于脉冲离子注入栅网上施加的电势为u1+el×l1+p1，pl为脉冲离子注入栅网所需施加的脉冲方波电压；el单位为v/cm，l1单位为cm，u1和p1 的单位为v；

7、于迁移区内、距离(离子迁移管轴线方向的距离)bn离子门为l2的位置设有垂直于离子迁移管轴线方向的脉冲压缩金属栅网；脉冲压缩金属栅网上施加的电势为u1-e2×l2+p2，p2为脉冲压缩金属栅网所需施加的脉冲方波电压，e2单位为v/cm，l2单位为cm，u1和p2的单位为v。

8、所述的离子迁移管，bn离子门为依次两组交替排列的电阻丝构成；开门时，两组金属丝之间电势差为零；关门时，两组金属丝之间存在电势差；关门后200-500微秒内，两组金属丝上的电势差保持不变；但是于两组金属丝上施加的电势相互切换或相互交换，切换或交换频率不低于50khz，优选100khz。

9、所述的离子迁移管，脉冲压缩金属栅网至少含有1个或平行间隔设置的2个以上；其上的脉冲方波电压至少为50v，优选300v；脉宽小于等于 200us，优选100us；脉冲方波开启的时间为bn离子门关门后l2/ke2。

10、所述的离子迁移管，脉冲离子注入栅网至少含有1个或平行间隔设置的2个以上；其上的脉冲方波电压至少为50v，优选300v；脉宽小于等于 200us，优选50us；脉冲方波开启的时间与离子门开启时间同步进行。

11、本发明的优点为：本发明提供一种利用多脉冲场注入、压缩离子的离子迁移管，能够显著提高灵敏度和分辨率，从而拓宽应用范围。

技术特征：

1.一种多脉冲场离子注入压缩离子迁移管，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的离子迁移管，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的离子迁移管，其特征在于：脉冲压缩金属栅网至少含有1个或平行间隔设置的2个以上；其上的脉冲方波电压至少为50v，优选300v；脉宽小于等于200us，优选100us；脉冲方波开启的时间为bn离子门(1)关门后l2/ke2。

4.根据权利要求1所述的离子迁移管，其特征在于：脉冲离子注入栅网至少含有1个或平行间隔设置的2个以上；其上的脉冲方波电压至少为50v，优选300v；脉宽小于等于200us，优选50us。

技术总结
本发明涉及分析仪器中的一种多脉冲场离子注入压缩离子迁移管，包括绝缘内筒，BN离子门，和法拉第盘；BN离子门将绝缘内筒分为两个区域电离反应区和迁移区；于迁移区靠近法拉底盘处设有漂气入口，于电离反应区远离BN离子门一侧设有气体出口、靠近BN离子门一侧设有样品入口；于BN离子门上开门时施加的电势U1，电离反应区电场强度为E1，迁移区电场强度为E2；于电离反应区内、距离(离子迁移管轴线方向的距离)BN离子门为L1的位置设有垂直于离子迁移管轴线方向的金属栅网作为脉冲离子注入栅网；于脉冲离子注入栅网上施加的电势为U1+El×L1+P1，于迁移区内、距离(离子迁移管轴线方向的距离)BN离子门为L2的位置设有垂直于离子迁移管轴线方向的脉冲压缩金属栅网；脉冲压缩金属栅网上施加的电势为U1‑E2×L2+P2。

技术研发人员：王卫国,仓怀文,黄卫,张远智,李海洋
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13