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大氣壓下現(xiàn)場離子源裝置及其工作方法

文檔序號:2869064閱讀:173來源:國知局
大氣壓下現(xiàn)場離子源裝置及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種大氣壓下現(xiàn)場離子源裝置及其工作方法,所述離子源裝置包括:第一腔體,所述第一腔體具有進(jìn)口,且內(nèi)部中空;放電器件,放電器件設(shè)置在所述第一腔體內(nèi);第二腔體,所述第二腔體內(nèi)部中空,并與所述第一腔體連通;第一腔體和第二腔體的內(nèi)徑之比R1/R2大于等于1.5,且小于等于20;所述第二腔體的出口作為離子出口;所述內(nèi)徑為覆蓋腔體的垂直于軸向的截面的最小圓的直徑;所述第一腔體內(nèi)的深度d、氣體的壓強(qiáng)P的乘積d×P大于等于1m·Pa,且小于等于20m·Pa。本發(fā)明具有放電穩(wěn)定、重復(fù)性好、空間分辨率高、靈敏度高、可分析低濃度樣品等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】大氣壓下現(xiàn)場離子源裝置及其工作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及質(zhì)譜分析,特別涉及大氣壓下現(xiàn)場離子源裝置及其工作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前,現(xiàn)有大氣壓現(xiàn)場離子源中,在離子發(fā)生區(qū)域,存在放電不穩(wěn)定、氣體流速范圍狹窄、高能粒子產(chǎn)生率低、容易打火等不足,且分析樣品時(shí)存在靈敏度低、重復(fù)性差、空間分辨率不高、不易質(zhì)譜成像等不足。
[0003]因此,怎樣提供一款放電穩(wěn)定、靈敏度高的大氣壓下現(xiàn)場離子源是本領(lǐng)域急需解決的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案中的不足,本發(fā)明提供了一種聚焦性能好、靈敏度高、放電穩(wěn)定、重復(fù)性好、空間分辨率高、可分析低濃度樣品的大氣壓下現(xiàn)場離子源裝置。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種大氣壓下現(xiàn)場離子源裝置,所述離子源裝置包括:
[0007]第一腔體,所述第一腔體具有進(jìn)口,且內(nèi)部中空;
[0008]放電器件,放電器件設(shè)置在所述第一腔體內(nèi);
[0009]第二腔體,所述第二腔體內(nèi)部中空,并與所述第一腔體連通;第一腔體和第二腔體的內(nèi)徑之比R1Z^R2大于等于1.5,且小于等于20 ;所述第二腔體的出口作為離子出口 ;所述內(nèi)徑為覆蓋腔體的垂直于軸向的截面的最小圓的直徑;
[0010]所述第一腔體內(nèi)的深度d、氣體的壓強(qiáng)P的乘積dXP大于等于Im.Pa,且小于等于 20m.Pa。
[0011]根據(jù)上述的離子源裝置,可選地,所述離子源裝置進(jìn)一步包括:
[0012]第三腔體,所述第三腔體的進(jìn)口端連通所述第一腔體,出口端連通所述第二腔體,從進(jìn)口端到出口端的內(nèi)徑逐漸變小。
[0013]根據(jù)上述的離子源裝置,優(yōu)選地,所述第二腔體的長度為5_20mm。
[0014]根據(jù)上述的離子源裝置,優(yōu)選地,所述第二腔體的離子出口的內(nèi)徑為0.5_3mm。
[0015]根據(jù)上述的離子源裝置,優(yōu)選地,所述放電器件是高壓電極。
[0016]根據(jù)上述的離子源裝置,可選地,所述離子源裝置進(jìn)一步包括:
[0017]調(diào)節(jié)模塊,所述調(diào)節(jié)模塊用于調(diào)整所述離子出口的直徑。
[0018]根據(jù)上述的離子源裝置,優(yōu)選地,所述第三腔體內(nèi)部是空腔錐臺。
[0019]本發(fā)明還提供了一種工作方法,實(shí)現(xiàn)了聚焦性能好、靈敏度高、放電穩(wěn)定、重復(fù)性好、空間分辨率高、可分析低濃度樣品的發(fā)明目的。該發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn):
[0020]上述任一離子源裝置的工作方法,所述工作方法包括以下步驟:
[0021] 所述放電器件放電,氣體被離子化;
[0022]調(diào)節(jié)所述第一腔體、第二腔體內(nèi)的氣體壓強(qiáng)和/或離子出口的孔徑;
[0023]所述離子依次通過所述第一腔體、第二腔體,最后從所述離子出口射出。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有的有益效果為:
[0025]1、采用較大型的第一腔體,擴(kuò)大了放電空間,氣體在空間中分布均勻,放電更加穩(wěn)定,系統(tǒng)重復(fù)性更好;
[0026]2、降低腔體內(nèi)部工作壓強(qiáng),即降低工作壓力,有助于提升放電距離,防止工作過程中擊穿打火;
[0027]3、引導(dǎo)式的小孔(離子出口)輸出離子,小孔徑的出射,不僅提高激發(fā)態(tài)離子的濃度,使得被測樣品的離子更容易聚焦進(jìn)入到質(zhì)譜分析系統(tǒng),從而提升靈敏度和分辨率,還可以通過調(diào)節(jié)出射的孔徑去調(diào)節(jié);
[0028]4、可調(diào)的氣壓輸入,由于體積較大的第一腔體的緩沖作用,放電不會被破壞,對于低濃度的樣品,可以通過調(diào)節(jié)氣壓,提高離子化效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]參照附圖,本發(fā)明的公開內(nèi)容將變得更易理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是:這些附圖僅僅用于舉例說明本發(fā)明的技術(shù)方案,而并非意在對本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。圖中:
[0030]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的離子源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0031]圖2為圖1的正視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]圖1、2和以下說明描述了本發(fā)明的可選實(shí)施方式以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實(shí)施和再現(xiàn)本發(fā)明。為了教導(dǎo)本發(fā)明技術(shù)方案,已簡化或省略了一些常規(guī)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解源自這些實(shí)施方式的變型或替換將在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解下述特征能夠以各種方式組合以形成本發(fā)明的多個(gè)變型。由此,本發(fā)明并不局限于下述可選實(shí)施方式,而僅由權(quán)利要求和它們的等同物限定。
[0033]實(shí)施例1:
[0034]圖1、2示意性地給出了本發(fā)明實(shí)施例的大氣壓下現(xiàn)場離子源裝置的結(jié)構(gòu)簡圖,如圖1、2所示,所述離子源裝置包括:
[0035]第一腔體11,所述第一腔體具有進(jìn)口,且內(nèi)部中空,如為筒形;
[0036]放電器件,放電器件設(shè)置在所述第一腔體內(nèi);所述放電器件可采用高壓電極、高能紫外燈或其它放電器件,這都是本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù);
[0037]第二腔體21,所述第二腔體內(nèi)部中空,并與所述第一腔體連通;第一腔體和第二腔體的內(nèi)徑之比R1Z^R2大于等于1.5,且小于等于20 ;所述第二腔體的出口作為離子出口22 ;所述內(nèi)徑為覆蓋腔體的垂直于軸向的截面的最小圓的直徑;
[0038]所述第一腔體內(nèi)的深度d、氣體的壓強(qiáng)P的乘積dXP大于等于Im.Pa,且小于等于 20m.Pa。
[0039]為了使得較大的第一腔體和較小的第二腔體間較好地銜接、過渡,可選地,所述離子源裝置進(jìn)一步包括:
[0040]第三腔體31,所述第三腔體的進(jìn)口端連通所述第一腔體,出口端連通所述第二腔體,從進(jìn)口端到出口端的內(nèi)徑逐漸變小。第三腔體的內(nèi)部及其與第一腔體、第二腔體間的連接面均平滑,使得離子順利地從第一腔體進(jìn)入第二腔體內(nèi),如第三腔體的內(nèi)部是空腔錐臺;
[0041]為了調(diào)節(jié)出射離子的聚焦性能,所述離子出口的孔徑可調(diào),具體調(diào)節(jié)方式是本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)。
[0042]上大氣壓下現(xiàn)場離子源裝置的工作方法,所述工作包括以下步驟:
[0043]所述放電器件放電,氣體被離子化;
[0044]調(diào)節(jié)所述第一腔體、第二腔體內(nèi)的氣體壓強(qiáng)和/或離子出口的孔徑;
[0045]所述離子依次通過所述第一腔體、第二腔體,最后從所述離子出口射出。
[0046]實(shí)施例2:
[0047]根據(jù)實(shí)施例1的大氣壓下現(xiàn)場離子源裝置及其工作方法在質(zhì)譜分析系統(tǒng)中的應(yīng)用例。
[0048]在該應(yīng)用例中,第一腔體和第二腔體均采用圓筒狀結(jié)構(gòu),第三腔體是空腔錐臺結(jié)構(gòu),用于連接第一腔體和第二腔體。高壓電極設(shè)置在所述第一腔體內(nèi),第一腔體的直徑為1mm,長度為20mm ;第二腔體的直徑為0.5mm,長度為20mm。所述第一腔體、第二腔體、第三腔體內(nèi)部連通,內(nèi)部的氣體壓強(qiáng)可調(diào),但壓強(qiáng)P與第一腔體的長度的乘積大于等于Im.Pa,且小于等于20m.Pa。
[0049]上述離子源裝置的工作過程包括以下步驟:
[0050]在高壓電極的作用下,第一腔體內(nèi)的氣體被離子化;
[0051]調(diào)節(jié)第一腔體內(nèi)氣體的壓強(qiáng)P,但壓強(qiáng)P與第一腔體的長度的乘積大于等于Im.Pa,且小于等于20m.Pa,使得滿足放電穩(wěn)定、離子化效率高、靈敏度高的要求;
[0052]離子依次經(jīng)過第一腔體、第三腔體、第二腔體,最后從第二腔體的離子出口射出,用于后續(xù)的質(zhì)譜成像。
[0053]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2達(dá)到的益處在于:放電穩(wěn)定、離子化效率高(分析低濃度樣品)、靈敏度聞。
[0054]實(shí)施例3:
[0055]根據(jù)實(shí)施例1的大氣壓下現(xiàn)場離子源裝置及其工作方法在質(zhì)譜分析系統(tǒng)中的應(yīng)用例。
[0056]在該應(yīng)用例中,第一腔體和第二腔體均采用圓筒狀結(jié)構(gòu),第三腔體是空腔錐臺結(jié)構(gòu),用于連接第一腔體和第二腔體。高壓電極設(shè)置在所述第一腔體內(nèi),第一腔體的直徑為
4.5mm,長度為1mm ;第二腔體的直徑為3mm,長度為5mm。所述第一腔體、第二腔體、第三腔體內(nèi)部連通,內(nèi)部的氣體壓強(qiáng)可調(diào),但壓強(qiáng)P與第一腔體的長度的乘積大于等于Im.Pa,且小于等于20m.Pa。
[0057]上述離子源裝置的工作過程包括以下步驟:
[0058]在高壓電極的作用下,第一腔體內(nèi)的氣體被離子化;
[0059]調(diào)節(jié)第一腔體內(nèi)氣體的壓強(qiáng)P,但壓強(qiáng)P與第一腔體的長度的乘積大于等于Im.Pa,且小于等于20m.Pa,使得滿足放電穩(wěn)定、離子化效率高、靈敏度高的要求;
[0060]離子依次經(jīng)過第一腔體、第三腔體、第二腔體,最后從第二腔體的離子出口射出,用于后續(xù)的質(zhì)譜成像。
[0061]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3達(dá)到的益處在于:放電穩(wěn)定、離子化效率高(分析低濃度樣品)、靈敏度聞。
[0062]實(shí)施例4:
[0063]根據(jù)實(shí)施例1的大氣壓下現(xiàn)場離子源裝置及其工作方法在質(zhì)譜分析系統(tǒng)中的應(yīng)用例。
[0064]在該應(yīng)用例中,第一腔體和第二腔體均采用方形筒狀結(jié)構(gòu),第三腔體是空腔錐臺結(jié)構(gòu),用于連接第一腔體和第二腔體。高能紫外燈設(shè)置在所述第一腔體內(nèi),第一腔體的直徑為30mm,長度為45mm ;第二腔體的直徑為2mm,長度為10mm。所述第一腔體、第二腔體、第三腔體內(nèi)部連通,內(nèi)部的氣體壓強(qiáng)可調(diào),但壓強(qiáng)P與第一腔體的長度的乘積大于等于Im.Pa,且小于等于20m.Pa。第二腔體的出口孔徑可調(diào)。
[0065]上述離子源裝置的工作過程包括以下步驟:
[0066]在高能紫外燈的作用下,第一腔體內(nèi)的氣體被離子化;
[0067]調(diào)節(jié)第一腔體內(nèi)氣體的壓強(qiáng)P及第二腔體的出口孔徑,但壓強(qiáng)P與第一腔體的長度的乘積大于等于Im.Pa,且小于等于20m.Pa,使得滿足放電穩(wěn)定、離子化效率高、靈敏度高的要求;
[0068]離子依次經(jīng)過第一腔體、第三腔體、第二腔體,最后從第二腔體的離子出口射出,用于后續(xù)的質(zhì)譜成像。
[0069]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例4達(dá)到的益處在于:放電穩(wěn)定、離子化效率高(分析低濃度樣品)、靈敏度聞。
【權(quán)利要求】
1.一種大氣壓下現(xiàn)場離子源裝置,其特征在于:所述離子源裝置包括: 第一腔體,所述第一腔體具有進(jìn)口,且內(nèi)部中空; 放電器件,放電器件設(shè)置在所述第一腔體內(nèi); 第二腔體,所述第二腔體內(nèi)部中空,并與所述第一腔體連通;第一腔體和第二腔體的內(nèi)徑之比R1ZiR2大于等于1.5,且小于等于20 ;所述第二腔體的出口作為離子出口 ;所述內(nèi)徑為覆蓋腔體的垂直于軸向的截面的最小圓的直徑; 所述第一腔體內(nèi)的深度d、氣體的壓強(qiáng)P的乘積dXP大于等于Im.Pa,且小于等于20m.Pa。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子源裝置,其特征在于:所述離子源裝置進(jìn)一步包括: 第三腔體,所述第三腔體的進(jìn)口端連通所述第一腔體,出口端連通所述第二腔體,從進(jìn)口端到出口端的內(nèi)徑逐漸變小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子源裝置,其特征在于:所述第二腔體的長度為5-20_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子源裝置,其特征在于:所述第二腔體的離子出口的內(nèi)徑為 0.5_3mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子源裝置,其特征在于:所述放電器件是高壓電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子源裝置,其特征在于:所述離子源裝置進(jìn)一步包括: 調(diào)節(jié)模塊,所述調(diào)節(jié)模塊用于調(diào)整所述離子出口的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子源裝置,其特征在于:所述第三腔體內(nèi)部是空腔錐臺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的離子源裝置的工作方法,所述工作方法包括以下步驟: 所述放電器件放電,氣體被離子化; 調(diào)節(jié)所述第一腔體、第二腔體內(nèi)的氣體壓強(qiáng)和/或離子出口的孔徑; 所述離子依次通過所述第一腔體、第二腔體,最后從所述離子出口射出。
【文檔編號】H01J37/04GK104078297SQ201410333210
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月5日
【發(fā)明者】俞建成, 聞路紅, 王海星, 趙鵬, 林群英 申請人:寧波大學(xué)
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