專利名稱：一種平板式差分式離子遷移譜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種樣品分析裝置，具體地說是一種平板式差分式離子遷移譜，可以為多種氣體樣品以及帶電納米氣溶膠粒子提供一種高效快速的檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
大氣化學(xué)分析方法一直是被人類所廣泛關(guān)注的研究課題。人類將大量的人力物力投入到研究具有靈敏度高、設(shè)備簡(jiǎn)單的分析儀器，來檢測(cè)毒品、興奮劑、麻醉劑以及爆炸物。 目前在軍事，公共安全等各個(gè)領(lǐng)域有大量的對(duì)于好的檢測(cè)儀器的需求。本發(fā)明就是在此需求基礎(chǔ)上提出的。差分式離子分析儀的工作原理是樣品由載氣載帶進(jìn)入，然后被電離的樣品離子進(jìn)入差分區(qū)。差分區(qū)一般為兩塊平行的平板或是同軸的圓筒結(jié)構(gòu)。在其中的一塊平板上加上非對(duì)稱波形的射頻電場(chǎng)，另一塊接地。在差分區(qū)內(nèi)離子除了在氣流方向運(yùn)動(dòng)外，還在高頻電場(chǎng)的作用下會(huì)在與載氣方向垂直的方向上做上下震蕩的運(yùn)動(dòng)。由于在高低場(chǎng)離子的遷移率不同，在高頻電場(chǎng)的每個(gè)周期，離子都會(huì)在垂直方向上產(chǎn)生一個(gè)位移Sy。經(jīng)過多個(gè)周期后離子就會(huì)打到極板上而湮滅掉。如果在高頻電場(chǎng)上施加一匹配的補(bǔ)償電壓，使離子在y 方向的總位移S小于其初始位置到極板的距離，從而使離子能夠通過差分區(qū)，到達(dá)偏移區(qū)。 通過在一定范圍內(nèi)對(duì)補(bǔ)償電壓進(jìn)行掃描，就可以使得不同的樣品離子在特定補(bǔ)償電壓下通過差分區(qū)區(qū)，而后進(jìn)入偏移去。這樣得到的遷移譜圖用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)表征后就可以用作樣品的鑒定。在偏移區(qū)一極板上加一直流電場(chǎng)，離子在電場(chǎng)和流場(chǎng)的共同左右下會(huì)發(fā)生偏移。偏移電場(chǎng)進(jìn)行掃描，不同遷移率的離子可以通過通道進(jìn)入檢測(cè)區(qū)被檢測(cè)到。現(xiàn)有的離子分析儀靈敏度不夠，很大一方面原因是進(jìn)氣流量不夠。而流量加大又面臨著分辨率很難提高的問題。本發(fā)明可以解決這一難題。在大進(jìn)樣量的同時(shí)保持相對(duì)高的分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種串聯(lián)的差分式離子分析儀；其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體樣品以及帶電的納米氣溶膠粒子進(jìn)行分析，能夠高效快速的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)分析；為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為—種差分式離子遷移譜，包括一圓柱型內(nèi)電極和一圓筒型外電極以及一對(duì)平行設(shè)置的上極板和下極板，圓柱型內(nèi)電極沿圓筒型外電極的軸向設(shè)置于圓筒型外電極的中部，圓柱型內(nèi)電極和圓筒型外電極構(gòu)成分離區(qū)，可以對(duì)離子進(jìn)行分離和聚焦；于圓柱型內(nèi)電極上施加以一個(gè)射頻電壓和一個(gè)直流掃描電壓；圓筒電極接地；于圓筒型外電極的一開口端作為樣品氣進(jìn)口端，于圓筒型外電極的另一開口端外側(cè)設(shè)有與圓筒型外電極軸線平行的偏移板與下極板；偏移板與下極板構(gòu)成偏移區(qū)；偏移板與偏置電源相連，為偏移板上施加一個(gè)可調(diào)的恒定直流電壓；下極板接地，并于遠(yuǎn)離樣品氣進(jìn)口端的下極板上設(shè)有離子接收口 ；離子接收口下方設(shè)置有離子檢測(cè)器。射頻電場(chǎng)波形為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在周期內(nèi)積分和為零；補(bǔ)償電場(chǎng)為直流線性變化的直流電場(chǎng)；離子檢測(cè)器采用的為法拉第杯結(jié)構(gòu)；離子檢測(cè)器與信號(hào)處理系統(tǒng)相連。進(jìn)行樣品分析時(shí)，配氣系統(tǒng)載氣載帶樣品經(jīng)過電離源電離后進(jìn)入分離區(qū)。分離區(qū)由圓柱型內(nèi)電極和圓筒型外電極組成。其中內(nèi)電極上加一射頻場(chǎng)電壓和一補(bǔ)償電壓。射頻場(chǎng)電源波形需滿足非對(duì)稱且積分面積為零。由于離子在高場(chǎng)條件下遷移率變大，因此在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)離子運(yùn)動(dòng)會(huì)偏向某一電極。在合適的補(bǔ)償電壓的作用下，這個(gè)偏離可以被抵消掉，從而使需要檢測(cè)的離子穿過差分區(qū)進(jìn)入偏移區(qū)。又因?yàn)樵趫A柱型電場(chǎng)分布的不均勻性，在離子在經(jīng)過分離區(qū)時(shí)會(huì)聚集在某一半徑位置上，從而使進(jìn)入漂移區(qū)的離子更集中。在偏移區(qū)一極板上加一直流電場(chǎng)，離子在電場(chǎng)和流場(chǎng)的共同左右下會(huì)發(fā)生偏移。偏移電場(chǎng)進(jìn)行掃描，不同遷移率的離子可以通過通道進(jìn)入檢測(cè)區(qū)被檢測(cè)到。本發(fā)明是一種有效的進(jìn)行離子和帶電納米氣溶膠粒子的檢測(cè)儀器。既可以有選擇性的檢測(cè)，又可以進(jìn)行連續(xù)掃描檢測(cè)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于拆卸。對(duì)離子和帶點(diǎn)氣溶膠粒子的采集效率高，因此具有很高的靈敏度。能夠高效快速的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)分析?？梢詾槎喾N氣體樣品以及帶電納米氣溶膠粒子提供一種高效快速的檢測(cè)方法。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1為內(nèi)電極，2為外電極，3為偏移板，4為接地極，5為射頻電源，6為補(bǔ)償電源，7為偏置電源，8為分離區(qū)，9為偏移區(qū)，10為離子檢測(cè)器， 11為信號(hào)處理系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1所示。結(jié)構(gòu)為包括一圓柱型內(nèi)電極和一圓筒型外電極以及一對(duì)平行設(shè)置的上極板和下極板。圓柱型內(nèi)電極沿圓筒型外電極的軸向設(shè)置于圓筒型外電極的中部，圓柱型電極1和圓筒型外電極2構(gòu)成分離區(qū)8，可以對(duì)離子進(jìn)行分離和聚焦。于圓柱電極上施加以一個(gè)射頻電壓5和一個(gè)直流掃描電壓6 ；圓筒電極2接地；于圓筒型外電極的一開口端作為樣品氣進(jìn)口端，于圓筒型外電極的另一開口端外側(cè)設(shè)有與圓筒型外電極軸線平行的偏移板與下極板；偏移板3與下極板4構(gòu)成偏移區(qū)。偏移板與偏置電源7相連，于偏移板上施加一個(gè)可調(diào)的恒定直流電壓；下極板4接地，并于遠(yuǎn)離樣品氣進(jìn)口端的下極板上設(shè)有離子接收口 ；離子接收口下方設(shè)置有離子檢測(cè)器10。射頻電場(chǎng)波形為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在周期內(nèi)積分和為零；補(bǔ)償電場(chǎng)為直流線性變化的直流電場(chǎng)。離子檢測(cè)器10采用的為法拉第杯結(jié)構(gòu)。離子檢測(cè)器與信號(hào)處理系統(tǒng)相連。進(jìn)行樣品分析時(shí)，配氣系統(tǒng)載氣載帶樣品經(jīng)過電離源電離后進(jìn)入分離區(qū)。分離區(qū)由圓柱型內(nèi)電極和圓筒型外電極組成。其中內(nèi)電極上加一射頻場(chǎng)電壓和一補(bǔ)償電壓。射頻場(chǎng)電源波形需滿足非對(duì)稱且積分面積為零。由于離子在高場(chǎng)條件下遷移率變大，因此在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)離子運(yùn)動(dòng)會(huì)偏向某一電極。在合適的補(bǔ)償電壓的作用下，這個(gè)偏離可以被抵消掉，從而使需要檢測(cè)的離子穿過差分區(qū)進(jìn)入偏移區(qū)。又因?yàn)樵趫A柱型電場(chǎng)分布的不均勻性，在離子在經(jīng)過分離區(qū)時(shí)會(huì)聚集在某一半徑位置上，從而使進(jìn)入漂移區(qū)的離子更集中。在偏移區(qū)一極板上加一直流電場(chǎng)，離子在電場(chǎng)和流場(chǎng)的共同左右下會(huì)發(fā)生偏移。偏移電場(chǎng)進(jìn)行掃描，不同遷移率的離子可以通過通道進(jìn)入檢測(cè)區(qū)被檢測(cè)到。本發(fā)明是一種有效的進(jìn)行離子和帶電納米氣溶膠粒子的檢測(cè)儀器。既可以有選擇性的檢測(cè)，又可以進(jìn)行連續(xù)掃描檢測(cè)。 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于拆卸。對(duì)離子和帶點(diǎn)氣溶膠粒子的采集效率高，因此具有很高的靈敏度。能夠高效快速的進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)分析?？梢詾槎喾N氣體樣品以及帶電納米氣溶膠粒子提供一種高效快速的檢測(cè)方法。
權(quán)利要求
1.一種差分式離子遷移譜，包括一圓柱型內(nèi)電極和一圓筒型外電極以及一對(duì)平行設(shè)置的上極板和下極板，其特征在于圓柱型內(nèi)電極(1)沿圓筒型外電極的軸向設(shè)置于圓筒型外電極O)的中部，圓柱型內(nèi)電極⑴和圓筒型外電極⑵構(gòu)成分離區(qū)(8)，可以對(duì)離子進(jìn)行分離和聚焦；于圓柱型內(nèi)電極上施加以一個(gè)射頻電壓(5)和一個(gè)直流掃描電壓(6)；圓筒電極(2)接地；于圓筒型外電極O)的一開口端作為樣品氣進(jìn)口端，于圓筒型外電極O)的另一開口端外側(cè)設(shè)有與圓筒型外電極( 軸線平行的偏移板(3)與下極板；偏移板C3)與下極板(4)構(gòu)成偏移區(qū)；偏移板與偏置電源(7)相連，為偏移板上施加一個(gè)可調(diào)的恒定直流電壓；下極板(4)接地，并于遠(yuǎn)離樣品氣進(jìn)口端的下極板上設(shè)有離子接收口 ； 離子接收口下方設(shè)置有離子檢測(cè)器(10)。
2.如權(quán)利要求1所述離子遷移譜，其特征在于射頻電場(chǎng)波形為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在周期內(nèi)積分和為零；補(bǔ)償電場(chǎng)為直流線性變化的直流電場(chǎng)。
3.如權(quán)利要求1所述離子遷移譜，其特征在于 離子檢測(cè)器(10)采用的為法拉第杯結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述離子遷移譜，其特征在于 離子檢測(cè)器(10)與信號(hào)處理系統(tǒng)(11)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種差分式離子遷移譜，包括一圓柱型內(nèi)電極和一圓筒型外電極以及一對(duì)平行設(shè)置的上極板和下極板。圓柱型電極和圓筒型外電極構(gòu)成分離區(qū)，可以對(duì)離子進(jìn)行分離和聚焦。于圓柱電極上施加以一個(gè)射頻電壓和一個(gè)直流掃描電壓；圓筒電極接地；偏移板與偏置電源相連，于偏移板上施加一個(gè)可調(diào)的恒定直流電壓；下極板接地，并于遠(yuǎn)離樣品氣進(jìn)口端的下極板上設(shè)有離子接收口；離子接收口下方設(shè)置有離子檢測(cè)器。本發(fā)明是一種有效的進(jìn)行檢測(cè)和帶電納米氣溶膠粒子的檢測(cè)儀器。既可以有選擇性的檢測(cè)，又可以進(jìn)行連續(xù)掃描檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N27/64GK102478542SQ20101056702
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者李林, 李海洋, 杜永齋, 王衛(wèi)國(guó), 程沙沙, 韓豐磊 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所