一種基于離子吹掃型膜進樣的離子遷移譜儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明設計了一種基于離子吹掃型膜進樣的離子遷移譜儀，包括膜進樣裝置、電離源、電離反應區(qū)、離子門、離子遷移區(qū)、柵網(wǎng)、離子接收極。采用的技術手段包括：膜進樣裝置位于電離反應區(qū)；電離源作用下生成的反應離子吹掃暴露于電離反應區(qū)的膜表面；在膜裝置前后設置電場。有效地提高膜進樣裝置對樣品的透過率和透過速度以及儀器的響應速度和靈敏度。
【專利說明】一種基于離子吹掃型膜進樣的離子遷移譜儀
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于離子吹掃型膜進樣的離子遷移譜儀，有效地提高膜進樣裝置對樣品的透過率和透過速度以及儀器的響應速度和靈敏度。
【背景技術】
[0002]離子遷移譜(1n Mobility Spectrometry, IMS)技術是20世紀70年代出現(xiàn)的一種分離檢測技術，與質(zhì)譜、色譜等傳統(tǒng)技術相比，其具有結構簡單、靈敏度高、分析速度快等特點，適于現(xiàn)場使用。離子遷移譜儀主要由離子源、離子門、遷移區(qū)和檢測器組成。離子源使樣品分子、N2、02和水蒸氣電離，產(chǎn)生的離子很容易與分子發(fā)生離子分子反應，得到多種產(chǎn)物離子。離子在電場的驅(qū)使下通過周期性開啟的離子門進入遷移區(qū)，與逆流的中性漂氣分子不斷地碰撞，由于這些離子在電場中具有不同的遷移速率，使得不同的離子得到分離，先后到達檢測器。
[0003]膜進樣裝置為離子遷移譜提供了一種直接、連續(xù)的進樣方式，推進了離子遷移譜在連續(xù)在線監(jiān)測領域中的應用。同時，由于半透膜的存在，可有效地防止顆粒物和水蒸氣進入離子遷移譜，達到了部分消除干擾的效果。一般情況下，樣品分子透過半透膜后需在載氣的作用下離開膜表面，然而小流速的載氣不能及時帶走膜表面的樣品分子，從而導致膜內(nèi)外側的樣品濃差逐漸減小，降低了樣品的透過率和透過速度；過大流速的載氣則會對樣品起著稀釋作用，從而降低儀器的靈敏度。
[0004]由此，本發(fā)明設計了一種基于離子吹掃型膜進樣的離子遷移譜儀。樣品以分子的形式透過半透膜，在反應離子的吹掃作用下，分子在膜表面發(fā)生電離；在膜進樣裝置前后電場與載氣的共同作用下離子迅速離開膜表面，提高了膜內(nèi)外兩側的樣品濃差，從而提高樣品在膜進樣裝置中的透過率和透過速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于離子吹掃型膜進樣的離子遷移譜儀。
[0006]一種基于離子吹掃型膜進樣的離子遷移譜儀，包括膜進樣裝置和離子遷移譜，離子遷移譜包括依次排布的電離源、電離反應區(qū)、離子門、離子遷移區(qū)、柵網(wǎng)、離子接收極。
[0007]膜進樣裝置為一端開口、另一端密閉的箱體，箱體的開口端設置有半透膜，箱體上設有進氣口和出氣口，箱體的開口端置于離子遷移譜的電離反應區(qū)；半透膜將箱體的內(nèi)部腔室與離子遷移譜的電離反應區(qū)分隔開，使它們互不連通；電離源作用下生成的反應離子吹掃暴露于電離反應區(qū)的膜表面，使樣品分子在膜表面上發(fā)生電離。
[0008]電離反應區(qū)包括二個以上的電極環(huán)，膜進樣裝置設置于兩個電極環(huán)之間，兩個電極環(huán)分別通過導線接外界直流電壓。
[0009]膜進樣裝置中的半透膜為平面或管狀的硅橡膠膜。
[0010]電離源為放射性電離源或光電離源或放電電離源。
[0011]當電離源為光電離源時，于載氣中加入摻雜劑用于產(chǎn)生反應離子。[0012]摻雜劑為丙酮、乙醇、甲苯。
[0013]箱體的進氣口通過管路與樣品氣氣源相連，箱體的出氣口放空或通過管路接收集瓶。
[0014]于箱體的進氣口或出氣口處設有采樣泵。本發(fā)明的優(yōu)點:
[0015]電離源作用下生成的反應離子吹掃暴露于電離反應區(qū)的膜表面，使樣品分子在膜表面上即被電離，生成的離子在電場和載氣的共同作用下迅速離開膜表面，保持了膜兩側的最大樣品濃差，提高膜進樣裝置對樣品的透過率和透過速度，從而提高儀器的靈敏度和響應速度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明采用平面膜時的3種結構示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明采用管狀膜時的2種結構示意圖。
[0018]圖3為放射性電離源結構示意圖。
[0019]圖4為光電離源結構示意圖。
[0020]圖5為放電電離源結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明提供了一種基于離子吹掃型膜進樣的離子遷移譜儀。
[0022]膜進樣裝置為一端開口、另一端密閉的箱體，箱體的開口端設置有半透膜，箱體上設有進氣口和出氣口，箱體的開口端置于離子遷移譜的電離反應區(qū)；半透膜將箱體的內(nèi)部腔室與離子遷移譜的電離反應區(qū)分隔開，使它們互不連通；電離源作用下生成的反應離子吹掃暴露于電離反應區(qū)的膜表面，使樣品分子在膜表面上發(fā)生電離。
[0023]電離反應區(qū)包括二個以上的電極環(huán)，膜進樣裝置設置于兩個電極環(huán)之間，兩個電極環(huán)分別通過導線接外界直流電壓。
[0024]膜進樣裝置中的半透膜為平面或管狀的硅橡膠膜。
[0025]電離源為放射性電離源或光電離源或放電電離源。
[0026]當電離源為光電離源時，于載氣中加入摻雜劑用于產(chǎn)生反應離子。
[0027]摻雜劑為丙酮、乙醇、甲苯。
[0028]箱體的進氣口通過管路與樣品氣氣源相連，箱體的出氣口放空或通過管路接收集瓶。
[0029]于箱體的進氣口或出氣口處設有采樣泵。
[0030]如圖1和圖2所示，其中I為電離源，2電離反應區(qū)，3離子遷移區(qū)，4為電極環(huán)，5為絕緣環(huán)，6為離子門，7為柵網(wǎng)，8為離子接收極，9為半透膜，10為樣品進氣口，11為樣品出氣口，12為載氣入口，13為漂氣入口，14為出氣口。樣品從樣品進氣口進入膜進樣裝置，其分子在濃差的作用下透過半透膜；電離源作用下生成的反應離子直接吹掃暴露于電離反應區(qū)的膜表面，使得上面的樣品分子發(fā)生電離，生成的離子在前后電場和載氣的共同作用下迅速離開膜表面，保持了膜兩側的最大樣品濃差，提高膜進樣裝置對樣品的透過率及透過速率。離子通過周期開啟的離子門進入由均勻電場構成的離子遷移區(qū)，由于不同離子在結構、質(zhì)量、電荷等方面存在差異，因此它們具有不同的遷移率，致使其在遷移區(qū)內(nèi)移動的速度不同，先后達到檢測器，從而實現(xiàn)分離與檢測。
【權利要求】
1.一種基于離子吹掃型膜進樣的離子遷移譜儀，包括膜進樣裝置和離子遷移譜，離子遷移譜包括依次排布的電離源、電離反應區(qū)、離子門、離子遷移區(qū)、柵網(wǎng)、離子接收極；其特征在于: 膜進樣裝置為一端開口、另一端密閉的箱體，箱體的開口端設置有半透膜，箱體上設有進氣口和出氣口，箱體的開口端置于離子遷移譜的電離反應區(qū)；半透膜將箱體的內(nèi)部腔室與離子遷移譜的電離反應區(qū)分隔開，使它們互不連通；電離源作用下生成的反應離子吹掃暴露于電離反應區(qū)的膜表面，使樣品分子在膜表面上發(fā)生電離。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于離子吹掃型膜進樣的離子遷移譜儀，其特征在于:電離反應區(qū)包括二個以上的電極環(huán)，膜進樣裝置設置于兩個電極環(huán)之間，兩個電極環(huán)分別通過導線接外界直流電壓。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于離子吹掃型膜進樣的離子遷移譜儀，其特征在于:膜進樣裝置中的半透膜為平面或管狀的硅橡膠膜。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于離子吹掃型膜進樣的離子遷移譜儀，其特征在于:電離源為放射性電離源或光電離源或放電電離源。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于離子吹掃型膜進樣的離子遷移譜儀，其特征在于:當電離源為光電離源時，于載氣中加入摻雜劑用于產(chǎn)生反應離子。
6.根據(jù)權利要求5所述的基于離子吹掃型膜進樣的離子遷移譜儀，其特征在于:摻雜劑為丙酮、乙醇、甲苯。
7.根據(jù)權利要求1所述的基于離子吹掃型膜進樣的離子遷移譜儀，其特征在于:箱體的進氣口通過管路與樣品氣氣源相連，箱體的出氣口放空或通過管路接收集瓶。
8.根據(jù)權利要求1所述的基于離子吹掃型膜進樣的離子遷移譜儀，其特征在于:于箱體的進氣口或出氣口處設有采樣泵。
【文檔編號】H01J49/02GK103887143SQ201210555933
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月19日 優(yōu)先權日:2012年12月19日
【發(fā)明者】李海洋, 周慶華, 陳創(chuàng), 程沙沙, 梁茜茜, 彭麗英 申請人:中國科學院大連化學物理研究所