一種新型高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜裝置，通過增加了兩路載氣入口，可以有效提高高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜檢測(cè)的靈敏度。
【背景技術(shù)】
[0002]高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜(FAIMS)技術(shù)是在傳統(tǒng)離子遷移譜技術(shù)上發(fā)展起來的一種新的氣相離子分離技術(shù)。利用高電場(chǎng)強(qiáng)度下(11000V / Cm以上)不同離子的遷移率對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的變化來分離不同種類的離子，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于微型化等優(yōu)點(diǎn)，在爆炸物、毒品和環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜按照遷移管結(jié)構(gòu)的不同分為平板型和圓柱形兩種，實(shí)驗(yàn)室主要研究平板型FAMS。FAMS遷移管主要由三部分組成:離子化區(qū)、遷移區(qū)和檢測(cè)區(qū)。在離子化區(qū)離子化源將樣品分子電離為分子，并由載氣帶入遷移區(qū)；遷移區(qū)上端電極施加射頻電壓和直流補(bǔ)償電壓，當(dāng)直流補(bǔ)償電壓與離子補(bǔ)償電壓相等時(shí)，離子在一個(gè)射頻電壓周期內(nèi)沿垂直電極方向的位移為零，該種離子能通過遷移區(qū)到達(dá)檢測(cè)區(qū)，其他離子則撞擊到遷移區(qū)電極上被中和為中性分子；到達(dá)檢測(cè)區(qū)的離子撞擊到極板上形成電流信號(hào)輸出。改變射頻電壓和周期掃描的直流補(bǔ)償電壓，可獲得不同離子的檢測(cè)信號(hào)。
[0004]載氣流速是影響高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜的靈敏度的重要參數(shù)，因?yàn)镕AIMS尺寸都很小，為了配合射頻電壓周期和避免離子過多損失，要求離子遷移時(shí)間比較短，而且目前高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜多采用一路載氣，載氣流速大約為2-4L / min，但是在此載氣流速下，樣品分子在電離區(qū)停留時(shí)間很短，不會(huì)反應(yīng)很完全。但是如果載氣流速過低，遷移時(shí)間又會(huì)變長(zhǎng)，離子損失變大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種新型高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜裝置，該裝置改變傳統(tǒng)高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜只有一路載氣的狀況，增加另外兩路載氣，使電離區(qū)和遷移區(qū)的載氣流速不同，電離區(qū)載氣流速小于遷移區(qū)載氣流速，以保證樣品分子在電離區(qū)充分電離，形成統(tǒng)一的產(chǎn)物離子，可以提高高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜檢測(cè)的靈敏度。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種新型平板式高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜裝置，其特征在于:包括三個(gè)載氣入口，其中載氣入口⑴與電離區(qū)和遷移區(qū)平行，載氣入口⑶和載氣入口⑷與電離區(qū)和遷移區(qū)垂直，分別位于電離區(qū)和遷移區(qū)的上下兩側(cè)，且后兩個(gè)載氣入口位于電離區(qū)之后，三路載氣在遷移區(qū)匯集，攜帶產(chǎn)物離子經(jīng)過遷移區(qū)到達(dá)檢測(cè)區(qū)來檢測(cè)。
[0008]所述的載氣入口⑴的載氣方向與電離區(qū)和遷移區(qū)中心軸線方向平行，經(jīng)過電離區(qū)和遷移區(qū)。
[0009]載氣入口(3)和載氣入口⑷位于電離區(qū)后，載氣初始方向與電離區(qū)和遷移區(qū)垂直，經(jīng)過一個(gè)斜面引流入遷移區(qū)，而且只經(jīng)過遷移區(qū)不經(jīng)過電離區(qū)。
[0010]載氣入口(I)載氣流量設(shè)置為200-500mL / min。
[0011]載氣入口(3)和載氣入口(4)載氣流量分別為I一 1.5L / min。
[0012]三路載氣在遷移區(qū)匯集成一路，經(jīng)過遷移區(qū)和檢測(cè)區(qū)，由出氣口排出。
[0013]產(chǎn)物分子經(jīng)過電離區(qū)被充分電離，經(jīng)過第一路低流速載氣攜帶進(jìn)入遷移區(qū)，在遷移區(qū)內(nèi)經(jīng)過三路載氣的攜帶下，在射頻電壓下的補(bǔ)償電壓與直流補(bǔ)償電壓相等的產(chǎn)物離子，可以到達(dá)檢測(cè)區(qū)被檢測(cè)到達(dá)檢測(cè)區(qū)被檢測(cè)，氣體通過排氣口排出。
[0014]載氣為凈化后的空氣。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
[0016]該新型高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜與之前FAMS相比，多了兩路載氣，且兩個(gè)載氣入口位于電離區(qū)后，其優(yōu)點(diǎn)在于:第一路載氣流量為200-500mL / min，第二三路載氣流量分別為I一 1.5L / min，電離區(qū)只經(jīng)過第一路載氣，遷移區(qū)內(nèi)經(jīng)過三路載氣，因此產(chǎn)物離子進(jìn)入電離區(qū)內(nèi)，在較小流速的載氣攜帶下，可以充分電離，形成穩(wěn)定的產(chǎn)物離子，然后再在三路載氣的攜帶下，快速經(jīng)過遷移區(qū)，當(dāng)離子的補(bǔ)償電壓與直流補(bǔ)償電壓相等時(shí)，離子經(jīng)過遷移區(qū)進(jìn)入檢測(cè)區(qū)被檢測(cè)。該裝置一方面可以保證樣品分子充分電離，形成穩(wěn)定產(chǎn)物離子，避免了由于電離不充分，形不成產(chǎn)物離子或是產(chǎn)物離子不一致，從而損失樣品的狀況；另一方面遷移區(qū)載氣流速足夠大，可以保證離子遷移時(shí)間足夠短，避免因遷移時(shí)間過長(zhǎng)從而損失產(chǎn)物離子的狀況，
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0018]圖1為新型高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜裝置示意圖，此儀器主要包括以下幾個(gè)部分:載氣入口 1、離子化區(qū)2、載氣入口 3、載氣入口 4、遷移區(qū)5、射頻電壓和直流掃描補(bǔ)償電壓6、檢測(cè)區(qū)7、致偏電壓8、信號(hào)輸出9、出氣口 10。
[0019]圖2為新型高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜氣流方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明在傳統(tǒng)高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜上增加了兩路載氣，新型高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜裝置如圖所示，其主要包括以下幾部分:載氣入口 1、離子化區(qū)2、載氣入口 3、載氣入口 4、遷移區(qū)5、射頻電壓和直流掃描補(bǔ)償電壓6、檢測(cè)區(qū)7。經(jīng)由載氣入口(I)的載氣流量在200-500mL / min范圍內(nèi)，攜帶氣體樣品分子進(jìn)入離子化區(qū)，經(jīng)由載氣入口(3)和載氣入口(4)的載氣流量在I一1.5L / min范圍內(nèi)，三路載氣在遷移區(qū)合成一路載氣,經(jīng)過加有高頻且振幅不對(duì)稱波形電壓和直流掃描電壓的一對(duì)極板組成的遷移區(qū)后，樣品離子被篩選出來，最后送到檢測(cè)器檢測(cè)。
[0021]新型高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜中的氣流方式如圖2所示，離子化區(qū)只有第一路載氣通過，在離子化區(qū)后設(shè)置第二路載氣和第三路載氣，三路載氣在遷移區(qū)匯合成一路載氣。離子化區(qū)的低載氣流量保證樣品分子充分電離，形成穩(wěn)定一致的產(chǎn)物離子，遷移區(qū)的高載氣流量保證產(chǎn)物離子可以迅速通過遷移區(qū)，避免過多產(chǎn)物離子損失。三路載氣的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)一路載氣相比可以提高高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜的靈敏度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型平板式高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜裝置，其特征在于:包括三個(gè)載氣入口，其中載氣入口⑴與電離區(qū)⑵和遷移區(qū)(5)平行，另外載氣入口(3)載氣入口⑷與電離區(qū)和遷移區(qū)垂直，分別位于電離區(qū)(2)和遷移區(qū)(5)的上下兩側(cè)，電離區(qū)前端為載氣入口(1)，載氣入口(3)和載氣入口(4)位于電離區(qū)之后，三路載氣在遷移區(qū)匯集，攜帶產(chǎn)物離子經(jīng)過遷移區(qū)(5)到達(dá)檢測(cè)區(qū)進(jìn)行檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型離子遷移譜裝置，其特征在于: 所述的載氣入口⑴的載氣方向與電離區(qū)⑵和遷移區(qū)(5)中心軸線方向平行，經(jīng)過電離區(qū)⑵和遷移區(qū)(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型離子遷移譜裝置，其特征在于: 載氣入口⑶和載氣入口⑷位于電離區(qū)⑵后，載氣入口⑶和載氣入口⑷分別與上下兩極板設(shè)有一斜面，該斜面使經(jīng)由載氣入口(3)和載氣入口(4)的載氣引流到遷移區(qū)(5)內(nèi)不經(jīng)過電離區(qū)(2)，載氣初始方向與電離區(qū)⑵和遷移區(qū)(5)垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述新型離子遷移譜裝置，其特征在于:第一個(gè)載氣入口載氣流量設(shè)置為200-500mL / min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述新型離子遷移譜裝置，其特征在于:載氣入口(3)和載氣入口(4)載氣流量分別為I一 1.5L / min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述新型離子遷移譜裝置，其特征在于:三路載氣在遷移區(qū)(5)匯集成一路，經(jīng)過遷移區(qū)(5)和檢測(cè)區(qū)(7)，由出氣口(10)排出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型離子遷移譜裝置，其特征在于:產(chǎn)物分子經(jīng)過電離區(qū)(2)被充分電離，經(jīng)過載氣入口(I)的載氣攜帶進(jìn)入遷移區(qū)(5)，在遷移區(qū)(5)內(nèi)經(jīng)三路載氣的攜帶下，在射頻電壓(6)下的補(bǔ)償電壓與直流補(bǔ)償電壓(6)相等的產(chǎn)物離子能夠到達(dá)檢測(cè)區(qū)(7)被檢測(cè)，氣體通過排氣口(10)排出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型離子遷移譜裝置，其特征在于:載氣為凈化后的空氣。
【專利摘要】本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種新型高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜裝置，其特征在于：改變傳統(tǒng)高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜只有一路載氣的狀況，增加另外兩路載氣，使電離區(qū)和遷移區(qū)的載氣流速不同，電離區(qū)載氣流速小于遷移區(qū)載氣流速，以保證樣品分子在電離區(qū)充分電離，形成統(tǒng)一的產(chǎn)物離子，既避免產(chǎn)物分子因電離不充分損失，又可以避免產(chǎn)物離子因遷移時(shí)間過長(zhǎng)而損失，提高高場(chǎng)不對(duì)稱波形離子遷移譜檢測(cè)的靈敏度。
【IPC分類】H01J49-26, G01N27-62
【公開號(hào)】CN104716013
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310691233
【發(fā)明人】李海洋, 溫萌, 王衛(wèi)國(guó), 程沙沙, 周慶華, 梁茜茜
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2013年12月13日