一种离子迁移管及离子迁移谱仪的制作方法

本发明涉及但不限于离子迁移，尤其涉及一种离子迁移管及离子迁移谱仪。

背景技术：

1、迁移时间离子迁移谱是一种类似飞行时间质谱的脉冲离子团分离与检测技术。当前离子迁移技术主要是封闭式的高场迁移管，即离子迁移谱仪器的气路分内循环气路和外循环气路。内外循环气路由一层防水透气膜隔离，外循环的水分子不进入到内循环，保证内循环气路的干燥。同时，外循环的气体吹到防水透气膜上，气体分子可以有一部分经过防水透气膜渗透进入内循环。因为防水透气膜的阻隔，实际能进入内循环被检测到的气体分子很少，经试验测试防水透气膜的渗透效率只有1％到10％，这严重减低了离子迁移的检测灵敏度。

2、另外当前离子迁移谱仪对材料的洁净度要求很高，制造工艺复杂。

3、为此，本发明设计了一种开放式的离子迁移管，该开放式的离子迁移管技术不需要防水透气膜，不需要干燥管等复杂组件，降低了离子迁移技术的复杂性、提高了检测灵敏度。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种离子迁移管及离子迁移谱仪，以简化离子迁移管的设计，从而有效地降低了离子迁移技术的复杂性并提高了离子迁移管及离子迁移谱仪的灵敏度。

2、根据本发明的一方面，提供一种离子迁移管，包括：相对设置的第一电极板和第二电极板以及位于所述第一电极板和所述第二电极板之间的绝缘体，所述绝缘体具有相对的第一表面和第二表面，所述绝缘体的中部具有贯穿所述第一表面和所述第二表面的空腔，所述第一表面与所述第一电极板固定且密封连接，所述第二表面与所述第二电极板固定且密封连接；所述第一电极板朝向所述空腔的一侧表面设置有第一组电极，所述第二电极板朝向所述空腔的一侧表面设置有第二组电极，所述第一组电极和所述第二组电极分别包括沿离子迁移方向依次间隔排布的多个电极，所述第一组电极中的每个电极与所述第二组电极中的每个电极一一对应设置以构成多个电极对；其中，在所述绝缘体的厚度方向上，所述多个电极对的投影位于所述空腔的投影内。

3、进一步地，所述多个电极对包括第一电极对和多个第二电极对；

4、其中，所述第一电极对和所述多个第二电极对沿所述离子迁移方向依次排布。

5、进一步地，在所述绝缘体的厚度方向上，所述第一电极对的投影覆盖所述离子迁移管的入口，并且所述第一电极对的靠近所述离子迁移管的入口的一个电极上设置有通孔，以将所述离子迁移管的入口与所述空腔相连通；其中，第一电极对为等势体电极对，用于对经由所述通孔进入至所述离子迁移管内的带电离子簇进行缓冲。

6、进一步地，每个所述第二电极对包括位于所述第一电极板上的第一电极和位于所述第二电极板上的第二电极，在所述绝缘体的厚度方向上，所述第一电极和所述第二电极的投影完全交叠，以形成垂直电场；其中，所述第一电极作为产生电场的发射电极，所述第二电极作为检测所述带电离子簇电荷的电极。

7、可选地，所述多个第二电极对中的每一个所述发射电极对上被施加的电压幅值彼此互不相同。

8、可选地，所述多个第二电极对中的每一个所述发射电极的截面宽度彼此互不相同。

9、可选地，所述多个第二电极对中的每一个所述发射电极被施加交变电压，以形成对应的正负交变电场。

10、进一步地，所述多个电极对还包括第三电极对；沿所述离子迁移方向，所述第三电极对距最后一个所述第二电极对处于第一横向距离位置，且距所述离子迁移管的出口处于第二横向距离位置，其中，所述第一横向距离大于所述第二横向距离；

11、可选地，所述绝缘体为中心挖空的聚四氟乙烯或者绝缘垫片。

12、可选地，所述绝缘体的厚度为[0.01cm，10cm]。

13、根据本发明的另一方面，提供了一种离子迁移谱仪，包括上述任一所述的离子迁移管，所述离子迁移谱仪还包括外部进气管路、电离室、抽气泵以及出气端口，所述电离室包括内部进气管路和置于所述内部进气管路内的离子源，其中，在所述电离室的前后分别开设有第一气孔和第二气孔，所述第一气孔与所述外部进气管路相连接，所述第二气孔与所述离子迁移管的入口相连接，所述离子源用于对经过所述内部进气管路的气体进行电离，以产生带电离子簇；所述抽气泵安装于所述离子迁移管的出口与所述出气端口之间。

14、可选地，所述离子源包括辐射源或者电离源。

15、进一步地，所述离子迁移谱仪还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩设置在所述离子源的周围以用于包裹所述离子源，并且所述屏蔽罩上设置有开口，以允许气体从所述开口经过所述离子源的电离区。

16、进一步地，所述离子迁移谱仪还包括环境检测传感器，所述环境检测传感器安装于所述离子迁移管的出口与所述抽气泵之间。

17、进一步地，所述离子迁移谱仪还包括气敏传感器，所述气敏传感器安装于所述环境检测传感器与所述抽气泵之间。

18、进一步地，所述离子迁移谱仪还包括电荷检测放大电路，所述电荷检测放大电路与所述离子迁移管上对应的检测电极电连接。

19、本发明的优点在于，基于两个电极板和中部具有空腔的绝缘体叠加组合来设计一种开放式的离子迁移管，该开放式的离子迁移管不需要防水透气膜，也不需要干燥管等复杂组件，降低了离子迁移技术的复杂性、提高了检测灵敏度。

20、进一步地，通过在两个电极板中设计多个电极对，向多个第二电极对中的每一个产生电场的发射电极分别则在每个电极对之间形成垂直的电场，以及从不同的技术角度出发设计了抛物线原理的检测方法，大大缩减了检测时间、提高了检测灵敏度，增加了检测效率。

技术特征：

1.一种离子迁移管，其特征在于，包括相对设置的第一电极板(33)和第二电极板(34)以及位于所述第一电极板(33)和所述第二电极板(34)之间的绝缘体(35)，所述绝缘体(35)具有相对的第一表面(35a)和第二表面(35b)，所述绝缘体(35)的中部具有贯穿所述第一表面(35a)和所述第二表面(35b)的空腔(351)，所述第一表面(35a)与所述第一电极板(33)固定且密封连接，所述第二表面(35b)与所述第二电极板(34)固定且密封连接；

2.根据权利要求1所述的离子迁移管，其特征在于，所述多个电极对包括第一电极对(100)和多个第二电极对(200)；

3.根据权利要求2所述的离子迁移管，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的离子迁移管，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的离子迁移管，其特征在于，

6.根据权利要求4所述的离子迁移管，其特征在于，

7.根据权利要求4所述的离子迁移管，其特征在于，

8.根据权利要求2所述的离子迁移管，其特征在于，所述多个电极对还包括第三电极对(300)；

9.根据权利要求1所述的离子迁移管，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的离子迁移管，其特征在于，

11.一种离子迁移谱仪，其特征在于，包括如权利要求1-10中任一项所述的离子迁移管(29)，所述离子迁移谱仪还包括外部进气管路(1)、电离室(3)、抽气泵(30)以及出气端口(36)，

12.根据权利要求11所述的离子迁移谱仪，其特征在于，

13.根据权利要求12所述的离子迁移谱仪，其特征在于，还包括：

14.根据权利要求11所述的离子迁移谱仪，其特征在于，还包括：

15.根据权利要求14所述的离子迁移谱仪，其特征在于，还包括：

16.根据权利要求11所述的离子迁移谱仪，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明公开了一种离子迁移管及离子迁移谱仪，旨在基于两个电极板和中部具有空腔的绝缘体叠加组合来设计一种开放式的离子迁移管，并通过在两个电极板中设计多个电极对，向多个第二电极对中的每一个产生电场的发射电极分别施加电压则在每个电极对之间形成垂直的电场，以及从不同的技术角度出发设计了抛物线原理的检测方法，大大缩减了检测时间、提高了检测灵敏度，增加了检测效率。

技术研发人员：尤兴志,陈君,黄启勇,兰江,蔡庸军,李明勇
受保护的技术使用者：中船重工安谱（湖北）仪器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13