專利名稱：一種組合式高場非對稱波形離子遷移管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離子遷移譜，具體地說是一種新型組合式高場非對稱波形離子遷移管
設(shè)計制作技術(shù)，該組合式高場非對稱波形離子遷移管的檢測通道采用結(jié)構(gòu)上的一體化設(shè) 計，具有一體化的氣體入口、離子源、遷移區(qū)、高壓非對稱場電極、法拉第盤、氣體出口等，實 現(xiàn)了不同極性離子同時檢測，提高了儀器檢測的應(yīng)用范圍，并縮短了檢測時間，尤其對于未 知樣品或親電子性與親質(zhì)子性混合體系的檢測。
背景技術(shù)：
高場非對稱波形離子遷移譜是基于傳統(tǒng)離子遷移譜技術(shù)不斷發(fā)展起來的一門物 質(zhì)分析檢測技術(shù)，首次公開報道是在1993年，由前蘇聯(lián)Buryakov等提出。它是基于離子在 高場(E/N > 40Td， 1Td = 10—17 Vcm2)、低場(E/N < 2Td)中離子遷移率變化來實現(xiàn)不同物 質(zhì)的檢測。
離子的遷移率可以表示為
K = K0(l+a) 其中，K為高場下離子的遷移率，K。為低場下離子的遷移率，為高場下離子遷移率 相對于低場下的變化率，其值可正可負(fù)，因物質(zhì)而異。低場下a =0。 非對稱場離子遷移譜的原理如下以載氣使物質(zhì)離子垂直于電場方向通過漂移 區(qū)，漂移區(qū)施加以射頻正負(fù)切換的非對稱場，整個射頻周期內(nèi)，電壓的時間平均值為零。這 樣，在高低場區(qū)段內(nèi)，離子以遷移率K沿電場都有一垂直位移，但是，若高場與低場下的遷 移率不同，在一個周期內(nèi)離子總體上將在垂直于方向上離開原來的位置，產(chǎn)生一個凈位移。 經(jīng)過一定時間的積累，離子的這種位移將使其打到極板上而被中和。為了使這種離子順利 通過檢測區(qū)，可以在原來的電場上疊加一直流電場，當(dāng)所加直流電場適當(dāng)時，離子在垂直方 向上的凈位移為零，進而可以順利通過檢測通道被檢測到。通過掃描上述的直流電場，就可 以檢測不同的離子。 高場非對稱波形離子遷移譜技術(shù)具有檢測靈敏度高，設(shè)備簡單，體積小，便于攜 帶，檢測成本低等優(yōu)點，越來越受到人們的重視。目前，它可以被應(yīng)用爆炸物的監(jiān)測，毒品稽 查，生化戰(zhàn)劑的檢測等許多領(lǐng)域。目前，文獻(xiàn)和專利報道的高場非對稱波形離子遷移譜僅僅 實現(xiàn)了單一極性(親電子性或親質(zhì)子性)離子的檢測。 本發(fā)明提供了一種組合式高場非對稱波形離子遷移譜，可以通過組合式設(shè)計滿足 上述需要的一種新型檢測儀器。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種多通道組合式高場非對稱波形離子遷移管，本發(fā)明遷移管 的離子遷移分離和檢測檢測通道采用結(jié)構(gòu)上的一體化設(shè)計，實現(xiàn)了雙通道或多通道同時檢 測，減少誤報率，提高了儀器檢測的準(zhǔn)確性和應(yīng)用范圍。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
—種組合式高場非對稱波形離子遷移管，包括離子源和法拉第盤，在離子源的一 端設(shè)置有氣體入口，另一端設(shè)置有二個或二個以上的地電極套筒，在地電極套筒中部的軸 線位置處設(shè)置有高壓非對稱場電極，且至少一個地電極套筒內(nèi)部的高壓非對稱場電極為正 高壓非對稱場電極、至少一個地電極套筒內(nèi)部的高壓非對稱場電極為負(fù)高壓非對稱場電 極；在地電極套筒上設(shè)置有氣體出口，氣體出口和氣體入口分別位于地電極套筒的左右二 側(cè)，在氣體出口處設(shè)置有法拉第盤。 所述地電極套筒通過導(dǎo)線與大地相連，正高壓非對稱場電極通過導(dǎo)線與正高壓電 源相連，負(fù)高壓非對稱場電極通過導(dǎo)線與負(fù)高壓電源相連。 所述二個或二個以上的地電極套筒的相對位置可以任意設(shè)置，形成雙管或多管的 并列式結(jié)構(gòu)、串聯(lián)式結(jié)構(gòu)或以離子源為中心的輻射式結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明組合式高場非對稱波形遷移管形成的雙檢測通道采用結(jié)構(gòu)上一體化設(shè)計， 具有組合式一體化的氣體入口、離子源、遷移區(qū)、高壓非對稱場電極、法拉第盤、氣體出口等 部件，實現(xiàn)了雙檢測通道的同時檢測。組合式高場非對稱波形遷移管可以采用相同的離子 注入方式，不同極性離子的分離以及離子收集方式。在本發(fā)明的某一個或幾個電極套筒內(nèi) 可同時或分別添加一種或幾種摻雜劑，或采用不同載氣，可以大大提高檢測能力。
本發(fā)明的優(yōu)點是 1.設(shè)計實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)緊湊的組合式高場非對稱波形離子遷移譜。 2.實現(xiàn)了雙通道檢測正、負(fù)極性的離子，可以同時檢測親電子性和親質(zhì)子性物質(zhì)，
不僅擴大了檢測范圍，而且提高了檢測的效率。 3.本發(fā)明，結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，易于批量化生產(chǎn)； 總之，本發(fā)明可以同時提供正、負(fù)離子兩個系列的檢測通道，實現(xiàn)雙極性檢測通道 的集成化應(yīng)用，提高高場非對稱波形離子遷移譜的檢測范圍和準(zhǔn)確性，同時縮短檢測時間。 該裝置的特征在于傳統(tǒng)式單一結(jié)構(gòu)的組合設(shè)計，由組合化的氣體入口、離子源、遷移區(qū)、非 對稱場電極、法拉第盤、氣體出口等部分構(gòu)成。該新型的高場非對稱波形離子遷移譜可以減 少溫度、環(huán)境、漂氣等參數(shù)的影響，尤其適用于較高空氣濕度的環(huán)境，從而實現(xiàn)對待測物的 高靈敏度和高穩(wěn)定性。
圖1為并聯(lián)式高場非對稱波形離子遷移譜的原理圖；
圖2為串聯(lián)式高場非對稱波形離子遷移譜的原理圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的組合式高場非對稱波形離子遷移譜的示意圖如圖1、2所示。 —種新型的組合式高場非對稱波形離子遷移譜，其雙通道檢測結(jié)構(gòu)上采用一體化
設(shè)計，具體為，所述組合式高場非對稱波形離子遷移譜由以下部件構(gòu)成氣體入口 3、離子
源1、高壓非對稱場電極、法拉第盤6、氣體出口等，實現(xiàn)了雙檢測通道的同時檢測； 在離子源1的一端設(shè)置有氣體入口 3，另一端設(shè)置有二個地電極套筒2，在地電極
套筒2中部的軸線位置處設(shè)置有高壓非對稱場電極，且一個地電極套筒2內(nèi)部的高壓非對
稱場電極為正高壓非對稱場電極4、一個地電極套筒2內(nèi)部的高壓非對稱場電極為負(fù)高壓非對稱場電極5 ;在地電極套筒2的內(nèi)部形成一遷移區(qū)7 ; 在地電極套筒2上設(shè)置有氣體出口，氣體出口和氣體入口分別位于地電極套筒2 的左右二側(cè)，在氣體出口處設(shè)置有法拉第盤6 ;其中地電極套筒2、高壓非對稱場電極、法拉 第盤的尺寸特征分別完全相同。 所述地電極套筒2通過導(dǎo)線與大地相連，正高壓非對稱場電極4通過導(dǎo)線與正高 壓電源(正高壓電源由一射頻電壓源和一補償直流電壓源共同組成)相連，負(fù)高壓非對稱 場電極5通過導(dǎo)線與負(fù)高壓電源(負(fù)高壓電源由一射頻電壓源和一補償直流電壓源共同組 成)相連。 如圖1所示，二個地電極套筒2的相對位置采用并列式結(jié)構(gòu)；如圖2所示，二個地 電極套筒2的相對位置采用串聯(lián)式結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明裝置的高壓電極為4 8mm的不銹鋼圓柱，地電極為內(nèi)徑為6_10mm的不銹
鋼圓筒，電極間距為0. 5 2mm，遷移區(qū)總體長度為幾厘米到十幾厘米。 測量時，樣品在離子源1處被離子化，然后在載氣攜帶作用下進入遷移區(qū)7 ;遷移
區(qū)7內(nèi)高壓非對稱場電極上面被施加一非對稱射頻電壓和一補償直流電壓，這樣在該電極
與周圍地電極之間形成一變化電場，在不同補償電壓下僅僅符合特定條件的離子才能通過
遷移區(qū)被法拉第盤收集，其它離子將在器壁及電極表面復(fù)合掉；不同補償電壓與不同離子
相對應(yīng)，從而實現(xiàn)不同物質(zhì)的檢測。同時，殘余氣體經(jīng)氣體出口排出。
權(quán)利要求
一種組合式高場非對稱波形離子遷移管，包括離子源(1)和法拉第盤(6)，其特征在于在離子源(1)的一端設(shè)置有氣體入口(3)，另一端設(shè)置有二個或二個以上的地電極套筒(2)，在地電極套筒(2)中部的軸線位置處設(shè)置有高壓非對稱場電極，且至少一個地電極套筒(2)內(nèi)部的高壓非對稱場電極為正高壓非對稱場電極(4)、至少一個地電極套筒(2)內(nèi)部的高壓非對稱場電極為負(fù)高壓非對稱場電極(5)；在地電極套筒(2)上設(shè)置有氣體出口(8)，氣體出口(8)和氣體入口(3)分別位于地電極套筒(2)的左右二側(cè)，在氣體出口(8)處設(shè)置有法拉第盤(6)。
2. 如權(quán)利要求1所述離子遷移管，其特征在于所述地電極套筒(2)通過導(dǎo)線與大地 相連，正高壓非對稱場電極(4)通過導(dǎo)線與正高壓電源相連，負(fù)高壓非對稱場電極(5)通過 導(dǎo)線與負(fù)高壓電源相連。
3. 如權(quán)利要求l所述離子遷移管，其特征在于所述二個或二個以上的地電極套筒(2) 的相對位置可以任意設(shè)置，形成雙管或多管的并列式結(jié)構(gòu)、串聯(lián)式結(jié)構(gòu)或以離子源(1)為 中心的輻射式結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種組合式高場非對稱波形離子遷移管，包括離子源和法拉第盤，在離子源的一端設(shè)置有氣體入口，另一端設(shè)置有二個或二個以上的地電極套筒，在地電極套筒中部的軸線位置處設(shè)置有高壓非對稱場電極，且至少一個地電極套筒內(nèi)部的高壓非對稱場電極為正高壓非對稱場電極、至少一個地電極套筒內(nèi)部的高壓非對稱場電極為負(fù)高壓非對稱場電極；在地電極套筒上設(shè)置有氣體出口，氣體出口和氣體入口分別位于地電極套筒的左右二側(cè)，在氣體出口處設(shè)置有法拉第盤。本發(fā)明可以同時提供正、負(fù)離子兩個系列的檢測通道，實現(xiàn)雙極性檢測通道的集成化應(yīng)用，提高高場非對稱波形離子遷移譜的檢測范圍和準(zhǔn)確性，同時縮短檢測時間。
文檔編號H01J49/26GK101752177SQ20081022988
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者李海洋, 杜永齋, 王衛(wèi)國, 董璨 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所