本發(fā)明涉及離子遷移譜檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種離子源以及離子遷移譜儀。

背景技術(shù)：

離子遷移譜技術(shù)(Ion Mobility Spectrometry，簡(jiǎn)稱：IMS)，也稱離子遷移率譜是在20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)的一種新的氣相分離和檢測(cè)技術(shù)。它是基于氣相離子在電場(chǎng)中遷移速率的差異對(duì)物質(zhì)進(jìn)行表征的分析技術(shù)。與傳統(tǒng)的色譜和質(zhì)譜等檢測(cè)技術(shù)相比具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、在常壓條件下工作而無需真空系統(tǒng)、檢測(cè)靈敏度高、分析速度快、易于小型化和便攜化等優(yōu)點(diǎn)。其中離子源是IMS技術(shù)的重要組成部分，在樣品分子電離成樣品離子過程中起關(guān)鍵作用。

傳統(tǒng)的離子源需要利用注射泵將樣品溶液推進(jìn)，在高電場(chǎng)的作用下，形成帶電液滴，經(jīng)注射泵推力和牽引電場(chǎng)的作用，噴射形成霧化離子團(tuán)，再經(jīng)收集極采集離子信號(hào)，達(dá)到檢測(cè)分析樣品的目的。該傳統(tǒng)方案下，對(duì)電場(chǎng)(電壓)要求高、功耗大、樣品消耗多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于利用采樣泵的推力和強(qiáng)牽引電場(chǎng)的作用使得采樣泵輸出的樣品溶液形成霧化離子團(tuán)，樣品消耗多、對(duì)電壓要求高從而功耗也大。

為此，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

一種離子源，包括：進(jìn)樣管、冷凝針、冷卻組件、對(duì)電極片和高壓電源，進(jìn)樣管用于導(dǎo)入混合在水蒸汽中的樣品，冷卻組件與冷凝針的一端連接，用于降低冷凝針上的溫度，以使得混合在水蒸汽中的樣品凝結(jié)在冷凝針上，高壓電源在冷凝針和對(duì)電極片之間形成電場(chǎng)，用于將凝結(jié)在冷凝針另一端上的液滴破碎成向?qū)﹄姌O片方向移動(dòng)的離子化噴霧。

可選地，冷卻組件包括半導(dǎo)體制冷片，半導(dǎo)體制冷片包括熱端、冷端，設(shè)置在冷端與熱端之間的P型半導(dǎo)體元件和N型半導(dǎo)體元件，以及用于供電的直流電源，在冷端電流由N型半導(dǎo)體元件流向P型半導(dǎo)體元件，在熱端電流由P型半導(dǎo)體元件流向N型半導(dǎo)體元件，半導(dǎo)體制冷片的冷端與冷凝針的一端固定。

可選地，冷卻組件還包括導(dǎo)體件，導(dǎo)體件設(shè)置在熱端與N型半導(dǎo)體元件、P型半導(dǎo)體元件之間，以及冷端與N型半導(dǎo)體元件、P型半導(dǎo)體元件之間，用于引導(dǎo)電流的流向。

可選地，冷卻組件包括冷卻箱，冷卻箱上設(shè)有與冷凝針一端配合插接的凹槽，冷卻箱內(nèi)設(shè)有用于填充冷卻液的冷卻腔。

可選地，冷卻液為液氮或液氦。

可選地，冷卻箱上設(shè)有冷卻液入口和冷卻液出口，用于實(shí)現(xiàn)冷卻液的流動(dòng)。

一種離子遷移普儀，包括：

上述任一種離子源，用于形成樣品的霧化離子團(tuán)；

離子遷移管，用于傳送樣品的霧化離子團(tuán)；

檢測(cè)組件，對(duì)離子遷移管傳送過來的樣品的霧化離子團(tuán)進(jìn)行成分分析。

本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明實(shí)施例提供的離子源，待檢測(cè)的樣品與水蒸汽混合后從進(jìn)樣管以氣體形式進(jìn)入殼體內(nèi)，當(dāng)其遇到溫度較低的冷凝針時(shí)，將會(huì)在冷凝針上凝結(jié)成液體，然后再由高壓電源提供的極強(qiáng)電場(chǎng)將冷凝針針尖處的液滴破碎成直徑極小的帶電小液滴并向?qū)﹄姌O片移動(dòng)，從而形成離子化的樣品噴霧。該離子源僅需將少量的待測(cè)樣品與水蒸汽混合就可以形成用于檢測(cè)的離子團(tuán)，與現(xiàn)有技術(shù)中需要將樣品溶液推進(jìn)離子源腔室相比，其對(duì)樣品的需求量大大地減少。另外，本實(shí)施例中僅需要將凝結(jié)于冷凝針針尖處的液滴破碎成霧化離子團(tuán)，與現(xiàn)有技術(shù)中采樣泵推進(jìn)的樣品溶液需要利用高電場(chǎng)形成帶電液滴、然后再利用電場(chǎng)形成霧化離子團(tuán)相比，其所需要的電壓比較小，因此該離子源的功耗也比傳統(tǒng)的離子源低。

2.本發(fā)明實(shí)施例提供的離子源，利用半導(dǎo)體制冷片為冷凝針降溫以將與水蒸汽混合的樣品凝結(jié)成液滴，半導(dǎo)體制冷片不需要任何制冷劑、沒有污染源，工作時(shí)沒有振動(dòng)，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、安裝容易。半導(dǎo)體制冷片是電流換能型器件，通過輸入電流的控制可以實(shí)現(xiàn)溫度的控制。另外，其熱慣性非常小，制冷時(shí)間很快。

3.本發(fā)明實(shí)施例提供的離子遷移譜儀，待檢測(cè)的樣品與水蒸汽混合后從進(jìn)樣管以氣體形式進(jìn)入其內(nèi)部，當(dāng)混合了水蒸汽的樣品遇到溫度較低的冷凝針時(shí)，將會(huì)在冷凝針上凝結(jié)成液體，然后再由高壓電源提供的極強(qiáng)電場(chǎng)將冷凝針針尖處的液滴破碎成直徑極小的帶電小液滴并向?qū)﹄姌O片移動(dòng)，從而形成離子化的樣品噴霧。該離子源僅需將少量的待測(cè)樣品與水蒸汽混合就可以形成用于檢測(cè)的離子團(tuán)，與現(xiàn)有技術(shù)中需要將樣品溶液推進(jìn)離子遷移譜儀內(nèi)部相比，其對(duì)樣品的需求量大大地減少。另外，本發(fā)明實(shí)施例中僅需要將凝結(jié)于冷凝針針尖處的液滴破碎成霧化離子團(tuán)，與現(xiàn)有技術(shù)中采樣泵推進(jìn)的樣品溶液需要利用高電場(chǎng)形成帶電液滴、然后再利用電場(chǎng)形成霧化離子團(tuán)相比，其所需要的電壓比較小，因此該離子遷移譜儀的功耗也比使用傳統(tǒng)離子源的更低。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中離子源的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中設(shè)置了半導(dǎo)體制冷片的離子源結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中半導(dǎo)體制冷片的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1-殼體，2-冷卻組件，21-熱端，22-導(dǎo)體件，23-P型半導(dǎo)體元件，24-冷端，25-N型半導(dǎo)體元件，26-直流電源，3-進(jìn)樣管，4-冷凝針，5-對(duì)電極片，6-高壓電源。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是無線連接，也可以是有線連接。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

此外，下面所描述的本發(fā)明不同實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

實(shí)施例1

如圖1所示，本施例提供一種離子源，包括：進(jìn)樣管3、冷凝針4、冷卻組件2、對(duì)電極片5和高壓電源6，進(jìn)樣管3用于導(dǎo)入混合在水蒸汽中的樣品，冷卻組件2與冷凝針4的一端連接，用于降低冷凝針4上的溫度，以使得混合在水蒸汽中的樣品凝結(jié)在冷凝針4上，高壓電源6在冷凝針4和對(duì)電極片5之間形成電場(chǎng)，用于將凝結(jié)在冷凝針4另一端上的液滴破碎成向?qū)﹄姌O片5方向移動(dòng)的離子化噴霧。上述冷凝針4可以是實(shí)心的，且該冷凝針4不與進(jìn)樣管3直接連接或接觸。

本實(shí)施例提供的離子源，還包括殼體1，用于形成與外界隔離的腔室。待檢測(cè)的樣品與水蒸汽混合后從進(jìn)樣管3以氣體形式進(jìn)入殼體1內(nèi)，當(dāng)其遇到溫度較低的冷凝針4時(shí)，將會(huì)在冷凝針4上凝結(jié)成液體，然后再由高壓電源6提供的極強(qiáng)電場(chǎng)將冷凝針4針尖處的液滴破碎成直徑極小的帶電小液滴并向?qū)﹄姌O片5移動(dòng)，從而形成離子化的樣品噴霧。該離子源僅需將少量的待測(cè)樣品與水蒸汽混合就可以形成用于檢測(cè)的離子團(tuán)，與現(xiàn)有技術(shù)中需要將樣品溶液推進(jìn)離子源腔室相比，其對(duì)樣品的需求量大大地減少。另外，本實(shí)施例中僅需要將凝結(jié)于冷凝針4針尖處的液滴破碎成霧化離子團(tuán)，與現(xiàn)有技術(shù)中采樣泵推進(jìn)的樣品溶液需要利用高電場(chǎng)形成帶電液滴、然后再利用電場(chǎng)形成霧化離子團(tuán)相比，其所需要的電壓比較小，因此該離子源的功耗也比傳統(tǒng)的離子源低。

作為其中一個(gè)優(yōu)選的具體實(shí)施方式，如圖2所示，冷卻組件2包括半導(dǎo)體制冷片，半導(dǎo)體制冷片包括熱端21、冷端24，設(shè)置在冷端24與熱端21之間的P型半導(dǎo)體元件23和N型半導(dǎo)體元件25，以及用于供電的直流電源26，在冷端24電流由N型半導(dǎo)體元件25流向P型半導(dǎo)體元件23，在熱端21電流由P型半導(dǎo)體元件23流向N型半導(dǎo)體元件25，半導(dǎo)體制冷片的冷端24與冷凝針4的一端固定。

本實(shí)施例中利用半導(dǎo)體制冷片為冷凝針4降溫以將與水蒸汽混合的樣品凝結(jié)成液滴，半導(dǎo)體制冷片不需要任何制冷劑、沒有污染源，工作時(shí)沒有振動(dòng)，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、安裝容易。半導(dǎo)體制冷片是電流換能型器件，通過輸入電流的控制可以實(shí)現(xiàn)溫度的控制。另外，其熱慣性非常小，制冷時(shí)間很快。

具體地，如圖2和圖3所示，冷卻組件2還包括導(dǎo)體件22，導(dǎo)體件22設(shè)置在熱端21與N型半導(dǎo)體元件25、P型半導(dǎo)體元件23之間，以及冷端24與N型半導(dǎo)體元件25、P型半導(dǎo)體元件23之間，用于引導(dǎo)電流的流向。具體如圖3所示，P型半導(dǎo)體元件23和N型半導(dǎo)體元件25間隔排列在冷端24和熱端21之間，位于下端的N型半導(dǎo)體元件25右端通過緊貼冷端24的導(dǎo)體件22與其上方緊鄰的P型半導(dǎo)體元件23的右端連接，以使得N型半導(dǎo)體元件25上的電流可以流向P型半導(dǎo)體元件23，該P(yáng)型半導(dǎo)體元件23的左端通過緊貼熱端21的導(dǎo)體件22與其上方的N型半導(dǎo)體元件25的左端連接，以使得P型半導(dǎo)體元件23上的電流可以流向N型半導(dǎo)體元件25，該位于上方的N型半導(dǎo)體元件25的右端又通過緊貼冷端24的導(dǎo)體件22與其上方的P型半導(dǎo)體元件23的右端連接，以使得其上的電流可以流向P型半導(dǎo)體元件23。各導(dǎo)體件22之間相互獨(dú)立，冷端24和熱端21均為絕緣材料，具體可以是陶瓷片。

在其他的具體實(shí)施方式中，冷卻組件2還可以包括冷卻箱，冷卻箱上設(shè)有與冷凝針4一端配合插接的凹槽，冷卻箱內(nèi)設(shè)有用于填充冷卻液的冷卻腔。冷卻液具體可以為液氮或液氦。另外，冷卻箱上設(shè)有冷卻液入口和冷卻液出口，用于實(shí)現(xiàn)冷卻液的流動(dòng)，以對(duì)冷凝針4。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供了一種離子遷移普儀，包括：

上述實(shí)施例1所述的離子源，用于形成樣品的霧化離子團(tuán)；

離子遷移管，用于傳送樣品的霧化離子團(tuán)；

檢測(cè)組件，對(duì)離子遷移管傳送過來的樣品的霧化離子團(tuán)進(jìn)行成分分析。

本實(shí)施例提供的離子遷移譜儀，待檢測(cè)的樣品與水蒸汽混合后從進(jìn)樣管3以氣體形式進(jìn)入其內(nèi)部，當(dāng)混合了水蒸汽的樣品遇到溫度較低的冷凝針4時(shí)，將會(huì)在冷凝針4上凝結(jié)成液體，然后再由高壓電源6提供的極強(qiáng)電場(chǎng)將冷凝針4針尖處的液滴破碎成直徑極小的帶電小液滴并向?qū)﹄姌O片5移動(dòng)，從而形成離子化的樣品噴霧。該離子源僅需將少量的待測(cè)樣品與水蒸汽混合就可以形成用于檢測(cè)的離子團(tuán)，與現(xiàn)有技術(shù)中需要將樣品溶液推進(jìn)離子遷移譜儀內(nèi)部相比，其對(duì)樣品的需求量大大地減少。另外，本實(shí)施例中僅需要將凝結(jié)于冷凝針4針尖處的液滴破碎成霧化離子團(tuán)，與現(xiàn)有技術(shù)中采樣泵推進(jìn)的樣品溶液需要利用高電場(chǎng)形成帶電液滴、然后再利用電場(chǎng)形成霧化離子團(tuán)相比，其所需要的電壓比較小，因此該離子遷移譜儀的功耗也比使用傳統(tǒng)離子源的更低。而且該離子遷移譜儀的檢測(cè)靈敏度和分辨率不比使用傳統(tǒng)離子源的低。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。