使用双极性火花离子源并具有优化具有不同物理和化学性质的宽范围的违禁物质的检测性能所需要的灵活性。在多个不同实施例中，挥发性和电气化学方面可通过在此描述的系统解决，其通过对在正和负极性均可检测的化合物进行实时检测和/或因某些目标化合物的高挥发性因而短停留时间而使得特定极性的谱获得优先。
[0021]图1示意性地示出了根据在此描述的系统的实施例的实时双极性离子分析设备100，具有变频、非放射性火花离子源101、离子迀移设备112如单一漂移区域或室、及分析部件116。在火花离子源101的火花放电期间同时产生的阳和阴离子可顺序注入到离子迀移设备112内以基于它们的迀移率进行分离。火花放电可在多个电极如两个电极之间在大气压力或近大气压力下产生，其通过产生强不均匀场和使用高电压快速切换电路进行。如本说明书别处所述，在火花离子源101的多个可能实施例中，可使用点对面和点对点电极间隙配置。
[0022]设备100被示为包括电离区110和/或一个或多个对样本进行分析的样本区，如本说明书别处所述，电离区可包括火花离子源101。来自电离区110的离子被注入到一个或多个离子迀移设备112内，如漂移单元和/或其它頂S或DMS迀移设备。在多个不同实施例中，离子可来自将要分析的样本和/或可以是从进行分析的样本分离的、将用于与样本分子反应从而进行分析的反应尚子。尚子分析可在分析级115中进行，其具有多种分析部件116中的任意一个或多个并包括过滤部件，如本说明书别处所述。在多个不同实施例中，分析级115的离子迀移部件112和分析部件116可包括頂S设备和/或漂移单元、頂S-DMS组合、具有嵌入的DMS的頂S、经真空接口的MS设备、其后为MS的离子迀移设备中的任何一个或组合、和/或任何其它适当的组合。
[0023]图2示意性地示出了根据在此描述的系统的实施例的离子分析设备200中的火花离子源210和离子迀移设备220。火花离子源210被示意性地示为具有点对点电极配置的电极211、212。给定火花放电的短持续时间(μ β范围)，火花从其开始的电极211、212的极性可使用控制器215进行控制以影响分解过程、电场强度、击穿电压、和臭氧及一氧化氮产生。所公开的火花离子源210能够跨宽范围的频率工作。在低频率下，火花离子源可在完成所选时间范围的每一谱之后将离子包注入到漂移单元内。在高频率下，火花离子源210可注入连续的离子流以进行引导、与中性离子分离、或随后的在复合级如MS、DMS和/或其它分光计平台中分析，如本说明书别处所述。尽管示出了离子迀移设备220，在此描述的系统可用于将来自火花离子源210的离子注入到任何适当的设备内以进行离子分析。
[0024]在实施例中，控制器215可包括计算机控制的高电压(如2500V)快速切换电路，其能够在分析期间产生稳定的电压并在完成所选时间范围的谱之后快速切换极性。极性切换可在可变频率下完成，可变频率可根据计划的占空因数进行选择。
[0025]例如，在对应于50%占空因数的运行模式下，相对于离子分析设备的集电极交替引出电压(如从约+2500V到-2500V)分别推动阳和阴离子进入离子迀移设备220，两个离子迀移谱均实时收集。在该运行模式下，电极电压的切换频率可通过迀移谱的时间范围和控制器215的高电压切换电路的速度确定。例如，对于55ms离子迀移谱和20ms极性切换时间，频率约为13.33Hz。
[0026]在另一实施例中，非实时50%占空因数可通过在切换到另一极性以获得同样数量的谱之前获得一种极性的几个谱实现。该模式使因电容性耦合由与过度切换相关联的扰动引起的检测器噪声最小化。
[0027]其它占空因数运行模式，包括非50% >占空因数运行，可包括在正或负模式下运行足够长的时间段，在采样周期内，在切换极性以获得另一极性的谱之前获得一个极性的几个谱。前述模式的定时可优化以在采样周期期间及早记录短暂挥发性化合物的谱。
[0028]图3示意性地示出了根据在此描述的系统的另一实施例的离子分析设备300中的火花离子源310和离子迀移设备320。火花离子源310被示意性地示为具有点对面电极配置的电极311、312。火花离子源310的其它电极配置可结合在此描述的系统使用。尽管示出了离子迀移设备320，但在此描述的系统可用于将来自火花离子源310的离子注入到任何适当的设备内进行离子分析。
[0029]在多个不同实施例中，在此描述的系统可结合串置仪器使用，即使用火花电离源和两种分离技术如低和高场迀移技术。应注意，在多个不同实施例中，串置仪器彼此可直交，尤其在低场(MS)和高场(DMS)迀移设备中离子的流向直交，和/或DMS设备可嵌入在MS漂移单元中，其中离子的流向可沿頂S和DMS设备共轴。DMS室可包括与頂S环约一样直径的两个平行的格栅(如平和/或不平的格栅)，并可放在沿漂移管的任何地方及根据其在分压器梯子中的位置偏压以产生一样的IMS场。格栅之间的间隔构成分析间隙，其中离子除遭受漂移场之外还遭受DMS的非对称分散场。在非对称波形的高和低电压期间进行的振荡运动根据它们的迀移率差分离离子。
[0030]图4示意性地示出了根据在此描述的系统的包括离子过滤的离子分析设备400。离子分析设备400可包括电离区410中的火花离子源401。在实施例中，电离区410可包括样本分子405的样本区，其与火花离子源401的离子反应以产生感兴趣的离子，该离子注入到具有一个或多个离子迀移设备如漂移单元412的分析级内进行分析。结合所示实施例，设备400的分析级的部件可包括位于电离区410之后的高频过滤器420。根据在此描述的系统的实施例，在通过高频过滤器420之后，感兴趣的离子可行进通过孔格栅440到达检测器/收集器组件450进行分析。
[0031]如本说明书别处所述，高频过滤器420可结合电离区410中的火花放电电离使用。高频过滤器420可包括由两个平行的多种不同形状的格栅制成的单元，前述形状包括圆柱形、球形和平面。在实施例中，过滤器可以是FAMS单元。在该单元内，在平行格栅之间的分析间隙中，应用漂移和高频率非对称轴向场的组合。高频率场在高场和低场之间交替并使离子在该单元内遭受振荡。根据其高场迀移率的性质，离子或被加速或被减速。应用小DC电压可基于低和高场迀移率之间的差滤掉特定离子。在所示实施例中，高频过滤器420被示为在电离区410之后。通过受控于DMS控制器430应用特定DC电压，高频过滤器420可用于控制离子迀移率。应注意，在多个不同实施例中，DMS控制器430可连接到本文别处所述的火花离子源控制器215、315和/或与其集成一体。该方法可用于产生选择的离子用于随后在如离子迀移谱仪和差分迀移谱仪的平台中进行分析。在多个不同实施例中，感兴趣的样本分子在电离区410电离用于直接过滤、收集和分析，而在其它实施例中，可产生反应离子，及随后的电荷转移过程用于产生感兴趣的离子以在样本区进行分析。
[0032]在其它实施例中，应注意，高频过滤器420可安装在漂移单元412和/或在从电离源401注入之后提供离子分离的其它离子迀移设备之前或之后，如本说明书别处所述。在其它实施例中，高频过滤器420可安装在沿漂移单元412的长度的任何地方。尤其应注意，其它离子分析技术和配置可结合在此描述的系统使用。
[0033]对于包括一个或多个FA頂S/DMS设备并可结合离子检测和化学分析技术使用的仪器的特征和使用的更详细的描述，参考Ivashin等申请的题为“ChemicalAnalysis Using Hyphenated Low and High Field 1n Mobility” 的美国公开专利申请2012/0273669A1 和 Ivashin 等申请的题为 “1n Mobility Spectrometer Device withEmbedded FA頂S”的美国公开专利申请2012/0326020A1，这些文献通过引用组合于此。还可参考授予 S.Boumsellek 等的题为“Real-Time Trace Detect1n by High Field and LowField 1n Mobility and Mass Spe