CN102313776A - 离子迁移谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种离子迁移率谱仪，包括：迁移管、放大器、A/D采样器、数据处理单元和显示单元，在迁移管内设置有离子源，其包括电源、能够产生离子的放电体和离子引出电极，放电体的高压端连接电源，低压端通过限流电阻R1接地，离子引出电极的一端通过分压电阻R3连接所述放电体的高压端，另一端通过分压电阻R2接地。本发明所述离子迁移率谱仪，通过对其离子源进行了结构改进，使得该离子迁移谱仪产生的离子能够被有效的引出，同时又不影响离子源放电的稳定性。

Description

离子迁移谱仪

技术领域

本发明涉及离子迁移技术领域，尤其涉及一种离子迁移谱仪。

背景技术

每一种分子，尤其是有机分子都有其独特的尺寸、分子结构形状以及电荷比。因此，离子化后的分子在电场、或电磁混合场中被加速，因受逆向迁移气体（缓冲气体）碰撞，离子化后的分子会以某一特定速率匀速直线或圆周运动，该速率可测量。依据该可测量的速率计算出相应分子其相应的迁移率，依据该迁移率能够确定该分子的种类。

离子迁移率谱仪（IMS ，Ion Mobility Spectrometer）就是这样一种利用离子迁移具有特定迁移率的原理来检测给定样品分子的仪器。近年来，随着食品安全检测、反恐爆炸物质检测需求的加大，离子迁移率谱仪得到了广泛应用。

如图1所示，现有的离子迁移率谱仪包括：迁移管11、放大器12、A/D采样器13、数据处理单元14、显示单元15和数据库16。

其中，迁移管11，由离子门113划分成离化区112和迁移区114两部分，离化区112也称为反应室。离化区112中设有离子源（图中未标示）、迁移气体出口116和被检测物样品分子入口120，迁移区114中设有迁移气体入口118和Faraday探测器115。

将被检测物加热，其气化后的样品分子由载气带入到迁移管11的离化区112，在离子源作用下发生一系列化学电离反应后，生成产物离子，并经过周期性开启的离子门进入迁移区114，迁移区114内设有均匀电场，产物离子一方面从电场中获得能量作定向迁移，另一方面与逆向流动的中性迁移气体分子不断碰撞而损失能量，于是宏观上形成了沿电场方向的迁移速度。由于不同的产物离子，其质量、所带电荷、碰撞截面和分子空间结构各不相同，因此，在电场中不同的产物离子其迁移速度都不同，其到达Faraday探测器115上的时间也不同，所以，我们通过计算离子的迁移率，就能够对不同的物质进行识别。

当Faraday探测器115探测到离子电流后，经与Faraday探测器115连接的放大器12将微小的电流信号（pA~nA级）放大，并输出给A/D采样器13，A/D采样器13将模拟信号转换为数字信号再输出给数据处理单元14，数据处理单元14计算出样品分子的离子迁移率，并形成样品分子的离子迁移谱，之后，与数据库16中保存的已知物质离子迁移谱进行对比，若有一致的离子迁移谱，则通过显示单元15进行报警，若没有一致的离子迁移谱，也通过显示单元15告知。

离子迁移谱仪中最关键的技术之一就是离子源，离子源的作用是用来产生离子，而离子流的强度又是由离子的引出方式决定的。因此，离子源技术包括离子的有效产生和离子的有效引出两个主要部分。

而对于离子的有效产生，中国专利授权公告号为CN101452806 B，发明名称为一种电离源及其在质谱或者离子迁移谱中的应用中，描述了一种离子源，其包括直流电源、载气、正负放电电极和限流电阻，其中，限流电阻和正负放电电极通过导线与直流电源和正负放电电极串联，组成一串联电路。可见，所述正负放电电极组成了一个通过辉光放电产生离子的放电体。对于离子的有效引出，现有技术中则很少有描述。

离子迁移谱仪中最关键的技术之二就是离子迁移管。对于离子迁移管来说，只有保持其管内较高的洁净度和干燥度且需要保持稳定的温度，才能够保证离子信号的稳定性。环状电极和绝缘环只有具有一致的同心度，才能够保证轴向电场均匀性。但是，现有技术中的离子迁移管结构，尤其是离子迁移区，由于是由许多环状电极和绝缘环组成的，因此，很难保证迁移管的对外界的完全密封，组装时也不容易使迁移管具有一致的同心度。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是：提供一种离子迁移谱仪，使得该离子迁移谱仪产生的离子能够被有效的引出，同时又不影响离子源放电的稳定性。

于是，本发明提供了一种离子迁移率谱仪，包括：迁移管、放大器、A/D采样器、数据处理单元和显示单元，其中，放大器通过Faraday探测器与迁移管连接，用于将迁移管内微小的电流信号pA~nA级放大，并输出给A/D采样器，A/D采样器将模拟信号转换为数字信号再输出给数据处理单元，数据处理单元进行离子迁移率的数据处理后与数据库中保存的数据进行对比，并将对比结果通过显示单元显示，所述迁移管内设置有离子源，该离子源包括电源、能够产生离子的放电体和离子引出电极，放电体的高压端连接电源，低压端通过限流电阻R1接地，离子引出电极的一端通过分压电阻R3连接所述放电体的高压端，另一端通过分压电阻R2接地。

所述离子引出电极为金属环、金属筒或者金属网。

所述放电体和离子引出电极之间的电压为引出电压，该引出电压                                                

，其中，

为所述电源的电压，

为所述放电体电阻。

所述电阻R1的取值范围为500KΩ至30MΩ。

所述放电体包括正负放电电极。

所述正负放电电极为两个位置相对的针状放电电极。

所述放电体还包括：正负电极体和用于安全防护的腔状绝缘体，所述针状放电电极设置在正负电极体上，且伸入到绝缘体内，绝缘体上开设有放电气体入孔。

所述绝缘体为陶瓷，所述正负电极体为纯钨金属、钨合金、或者稀土合金。

所述放电气体入孔为圆状或者缝状。

所述正负电极体上的针状放电电极，两电极之间的间距为1mm至10mm。

所述电源为高压直流电源，其电压范围为±3KV至±30KV。

在所述迁移管内，交替组装的电极和绝缘隔板形成了一中空管状的离子迁移区，在该离子迁移区设置有一中空圆管状、管壁密封的绝缘体骨架，所述电极和绝缘隔板间隔匹配套设在所述绝缘体骨架上。

所述电极和绝缘隔板为环状。

所述绝缘体骨架的长度为89毫米。

所述环状绝缘隔板的外径为62毫米，内径为53毫米，厚度为6毫米；所述电极外径为53毫米，内径为41毫米，厚度为4毫米。

离子迁移谱仪还包括一进样机构，该进样机构包括：使装盛被检测物的采样容器能够快速升温的加热装置和对该加热装置进行温度调控使加热装置保持恒温的温控系统。

所述进样机构还包括：装盛采样容器的托盘和用于传输所述托盘，并使该托盘进入加热装置的传动机构。

所述传动机构包括：用于传输所述托盘，并使该托盘进入所述加热装置的进样导轨和用于控制该进样导轨动作的电磁牵引器，所述电磁牵引器受温控系统控制。

所述升温加热装置包括：用于从上面对所述托盘内装盛的采样容器进行加热的上加热模块和用于从下面对所述托盘内装盛的采样容器进行加热的下加热模块。

所述离子迁移谱仪还包括一气体过滤再生系统，该系统包括：电磁截止阀A1与用于起过滤作用的分子筛单元E1连通，分子筛单元E1还连通有电磁单路选通阀B1，电磁截止阀A2与用于起过滤作用的分子筛单元E2连通，分子筛单元E2还连通有电磁单路选通阀B2，三通接头构件C1的一通接头与气泵M连接，另外两通接头分别与电磁单路选通阀B1和电磁单路选通阀B2连接，三通接头构件C2的一通接头与电磁单路选通阀B1连接，另外两通接头分别与磁单路选通阀B2和电磁单路选通阀B3连接，气泵M连接在三通接头构件C1和电磁单路选通阀B3之间。

所述气体过滤再生系统还包括：设置在分子筛单元E1周边的加热元件D1和加热元件D2，以及设置在分子筛单元E2周边的加热元件D3和加热元件D4。

所述分子筛单元E1和分子筛单元E2被加热的最低温度为150度。

本发明所述离子迁移率谱仪，通过对其离子源进行了结构改进，使得该离子迁移谱仪产生的离子能够被有效的引出，同时又不影响离子源放电的稳定性。

进一步，通过对离子迁移率谱仪中离子迁移管进行了结构改进，使得离子迁移管不但能够保证对外界的完全密封，而且还能够保证组装环状电极和绝缘环时使其具有一致的同心度。同时，增加的所述绝缘体骨架还能对离子信号具有很强的增强效应。此外，通过对离子迁移管绝缘体骨架长度的限度，有效保证了总的离子迁移飞行距离为100毫米，既保证了目标离子的明确分离，又保证了离子的损失较小。

进一步，通过在离子迁移谱仪中增加进样机构，使得在使用离子迁移谱仪时不用对被检测物进行预处理即可获取到被检测物中的样品分子，使得离子迁移谱仪能够做到对被检测物的即时检测。

进一步，通过在离子迁移谱仪中增加气体过滤再生系统，使得离子迁移谱仪所用到的气体可以被有效过滤和循环使用，而不会因连续使用设备所造成频繁更换过滤所用的硅胶和分子筛。

附图说明

图1为现有技术中离子迁移谱仪结构示意图；

图2为本实施例所述离子迁移谱仪中离子源电路图；

图3为图2所示放电体A的结构示意图；

图4为图3所示放电体A中针状放电电极A3结构示意图；

图5为辉光放电示意图；

图6为本实施例所述离子迁移谱仪中迁移管结构示意图；

图7为本实施例所述获取被检测物样品分子的方法流程图；

图8为本实施例所述离子迁移谱仪中进样机构的结构示意图；

图9为本实施例所述离子迁移谱仪中气体过滤再生系统结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明进行详细描述。

本实施例提供了一种离子迁移谱仪，该离子迁移谱仪包括：迁移管、放大器、A/D采样器、数据处理单元和显示单元，其中，放大器通过Faraday探测器与迁移管连接，用于将迁移管内微小的电流信号pA~nA级放大，并输出给A/D采样器，A/D采样器将模拟信号转换为数字信号再输出给数据处理单元，数据处理单元进行离子迁移率的数据处理后与数据库中保存的数据进行对比，并将对比结果通过显示单元显示。

这里，数据处理单元进行离子迁移率的数据处理，可以是背景技术中所述的进行样品分子的离子迁移率的数据处理，计算出样品分子的离子迁移率，并形成样品分子的离子迁移谱，之后与数据库中保存的已知物质离子迁移谱进行对比，若有一致的离子迁移谱，则通过显示单元进行报警，若没有一致的离子迁移谱，也通过显示单元告知。

还可以是：数据处理单元计算出样品分子的离子迁移率和已知物质A的离子迁移率，并根据所述两个离子迁移率获得相对的离子迁移率，将样品分子的离子迁移率与数据库中保存的已知物质的离子迁移率进行对比判别，之后通过显示单元进行识别结果的显示。其中，所述数据库中保存的已知物质的离子迁移率是通过已知物质的离子迁移率和已知物质A的离子迁移率获得的相对的离子迁移率形成的离子迁移率数据库。该种利用识别物质的方法已经在另案中申请了专利，在此不再详细描述。

本实施例所述的离子迁移谱仪，在离子迁移管内设置有离子源，该离子源的电路图如图2所示，该离子源包括：电源H.V、能够产生离子的放电体A和离子引出电极B。放电体A的高压端连接电源，低压端通过限流电阻R1接地，离子引出电极B的一端通过分压电阻R3连接放电体A的高压端，另一端通过分压电阻R2接地。

其中，电阻R2可以是可调电阻。电阻R1的取值范围为500KΩ至30MΩ之间。

电源H.V，为高压电源，其既可以是正电源，也可以是负电源，通常其高压电压

其电压范围为±3KV至±30KV。

 放电体A，可以包括针-面、针-筒、棒-筒、面-面、针-针式正负放电电极。本实施例采用针-针式正负放电电极，即两个针状的放电电极位置相对，如图3所示，放电体A还包括：正负电极体A1和用于安全防护的腔状绝缘体A2，所述针状放电电极A3设置在正负电极体A1上，且伸入到绝缘体A2内，绝缘体A2上开设有放电气体入孔A29，放电气体入孔A29可以是圆状，也可以是缝状。如图4所示，两个针状放电电极A3之间的间距一般在1mm至10mm之间，本实施例中其针柄直径d为2mm，针尖内夹角α为30°。针状放电电极A3的材料为耐高温金属，例如金属钨、钨合金、或者稀土合金。绝缘体A2的材料可以为陶瓷。

离子引出电极B，为金属环、金属筒或者金属网。

结合图2和图5所示，下面详细描述本实施例所述离子源离子引出原理：

在电源H.V的高压电压作用下，放电体A中会产生气体击穿，并在限流电阻R1的作用下，放电体A得以持续放电，并维持在辉光区，该辉光区是指整个放电区域。

放电体A产生气体击穿时，其内部存在着阴极辉区、阿斯顿暗区、克罗克斯暗区、负辉区、法拉第暗区、正柱区、阳极暗区和阳极辉区。其中，正柱区就是我们通常所说的等离子体区，该区的离子是很难被引出的，只有暗区的离子才能够被引出，尤其是阿斯顿暗区和克罗克斯暗区，大部分的压降加在该区，因此其中的离子能够较容易被引出。这是因为，电子在这里得以加速，并获得初始能量，电子使暗区的原子或者分子得以电离而形成离子，我们通过放电体A和离子引出电极B之间的电势差

即可实现对暗区部分离子的引出。

放电体A处电压

为：

离子引出电极B处电压

为：

所以，放电体A和离子引出电极B之间的电压为引出电压，该引出电压

，其中，

为所述电源的电压，为所述放电体电阻。

于是，上述暗区中的离子中的一部分就在引出电压

的作用下离开暗区而形成引出离子流。

通常人们认为，使用针-针式放电电极的放电体较容易产生弧光放电，从而给放电体放电带来不稳定。而本实施例所述离子源，其结构克服了这种缺陷。实验证明，暗区离子被有效引出的同时，正柱区的等离子体依然是稳定的，即离子被有效引出的同时，放电体放电不受任何影响。

可见，本实施例所述的离子迁移谱仪，通过在离子源中增加离子引出电极、以及离子引出电极和放电体之间的引出电压，使得该离子源产生的离子能够被有效引出，同时又不影响离子源放电的稳定性。

进一步，如图6所示，本实施例所述离子迁移谱仪，其迁移管20包括：电极21、绝缘隔板22、绝缘体骨架24、离子门组件25和Faraday组件26。

其中，在该迁移管20中，交替组装的电极21和绝缘隔板22形成了一中空管状的离子迁移区23，且，在所述管状离子迁移区23还设置有一中空圆管状、管壁密封的绝缘体骨架24，所述电极21和绝缘隔板22匹配套设在绝缘体骨架24上。

上述电极21和绝缘隔板22可以为环状，也可以是中间为中空圆管状、外部为任意形状的电极和绝缘隔板。

本实施例所述离子迁移管20，在管状离子迁移区23增设一中空圆管状、管壁密封的绝缘体骨架24，保证了离子迁移区23对外界的完全密封，保障了离子迁移管内电场的轴向均匀性。

本实施例所述离子迁移管20，让电极21和绝缘隔板22间隔匹配套设在绝缘体骨架24上，保证了去装配电极21和绝缘隔板时，能够有一致的同心度，保证了离子迁移管内电场的轴向均匀性。

由于离子迁移飞行距离的确立需要有2个重要的保证，第一就是必须在离子迁移飞行距离条件下，目标离子之间能够产生明确的分离；第二，同时我们注意到，如果离子迁移飞行距离大，离子损失就大，会对Faraday探测器探测离子电流和信号放大提出较高的要求。因此综合上述因素，确定离子迁移飞行距离为100毫米既能够保证目标离子的明确分离，又能够保证离子的损失较小。为此，上述绝缘体骨架24的长度应该为89毫米，相应的，所述环状绝缘隔板的外径为62毫米，内径为53毫米，厚度为6毫米；所述电极外径为53毫米，内径为41毫米，厚度为4毫米。

实验证明，本实施例所述离子迁移管20，其中空圆管状且管壁密封的绝缘体骨架24，还能对离子信号产生很强的增强效应。

上述电极21和绝缘隔板22匹配的套设在绝缘体骨架24上是指：电极21和绝缘隔板22套在绝缘体骨架24上时，尺寸彼此适当，即，电极21刚好可以套在绝缘体骨架24上，绝缘隔板22也刚好可以套在绝缘体骨架24上，这样能够保证电极21和绝缘隔板22套在绝缘体骨架24上后位置恒定，不摇晃，有利于保持电场的轴向均匀性。

可见，本实施例所述离子迁移谱仪，通过在离子迁移管中的管状离子迁移区增设一中空圆管状、管壁密封的绝缘体骨架，让电极和绝缘隔板间隔匹配套设在绝缘体骨架上，不但保证了离子迁移管对外界的完全密封，而且还能够保证在组装电极和绝缘隔板时，使其具有一致的同心度，保障了离子迁移管内电场的稳定性和电场的轴向均匀性。同时，所述绝缘体骨架还对离子信号具有很强的增强效应。

目前用于物质分析的设备，如：气相色谱（GC），高效液相色谱（HPLC），质谱（MS）等设备，其对分子采集时必须先对被检测物进行预处理。例如，对被检测物进行称重、粉碎，之后使用溶剂对粉碎后的被检测物进行振荡或离心，萃取或者吹氮浓缩等过程，以期分离出被检测物中的样品分子。

我们看到，上述预处理获取样品分子的方式，虽然有效，但是需要花费大量的时间和物质成本，做不到对被检测物含有成分的分钟级甚至秒级的即时检测。

为此，本实施例还提供了一种获取被检测物样品分子的方法，如图7所示，该方法使用在离子迁移谱仪样品分子取样中，其步骤包括：

步骤S1，在设有出气孔的热良导体采样容器中装盛被检测物；

步骤S2，用具有萃取功能的有机膜覆盖所述采样容器的气孔；

步骤S3，恒温加热采样容器，逐渐释放被检测物中的气态样品分子。

其中，有机膜具有微孔结构，其孔径为0.1μm~50μm。。所述具有萃取功能的有机膜是指，该有机膜可以溶解大部分的气态有机分子，高的环境温度又会使已经溶解在该有机膜中的有机分子再次释放。

非预处理的被检测物因温度升高而热解吸附并逐渐释放出气态样品分子，该气态样品分子由所述有机膜吸附，并热扩散到该有机膜的另一面被加热而得以热解吸附，同时，该有机膜对于水分具有憎水性，使得水分等成分对系统的污染达到最小。

本实施例所述获取被检测物样品分子的方法，取消了对被检测物的预处理过程，可以做到对被检测物含有成分的即时检测，方法简单有效，颠覆了气相色谱（GC），高效液相色谱（HPLC），质谱（MS）等设备应用中传统的获取样品分子的操作模式，为离子迁移谱仪的应用普及提供了一个助推作用。

如图8所示，为了达到上述方法，相应的，本实施例所述离子迁移谱仪，增加了一进样机构35，包括：加热装置31、温控系统（图中未示）、托盘33、传动机构35。

其中，加热装置31，用于使装盛被检测物的采样容器能够快速升温；

温控系统，用于对加热装置31进行温度调控，使加热装置31保持恒温；

托盘33，用于装盛所述采样容器；

传动机构35，用于传输托盘33，并使该托盘进入加热装置31。

为了方便采用容器的加热，增加了托盘33和传动机构35。

具体的，加热装置31包括：上加热模块312和下加热模块314。上加热模块312，用于从上面对托盘33内装盛的采样容器进行加热。下加热模块314，用于从下面对托盘33内装盛的采样容器进行加热。

传动机构35包括：进样导轨352和电磁牵引器354。进样导轨352，用于传输所述托盘33并使该托盘进入加热装置31。电磁牵引器354，用于控制进样导轨352动作。其中，电磁牵引器354在电路上要受到所述温控系统的控制。

在应用本实施例所述离子迁移谱仪时，将被检测物装盛到开设由出气孔的采样容器中，并使用具有萃取功能的有机膜覆盖采样容器气孔，之后通过加热装置31恒温加热采样容器，即可获取样品分子，操作简单，效果明显。

此外，上述需要对加热装置保持恒温，其实就是使被检测物保持恒温，对被检测物保持恒温，有利于被检测物中的样品分子逐渐释放出来，有利于保证离子迁移率计算的准确性。

上述获取样品分子后，通过样品分子入口37进入离子迁移谱仪中的离化区，之后的过程在此不做详细描述。

可见，本实施例所述离子迁移谱仪，通过增加一进样机构，将被检测物装盛到开设由出气孔的采样容器中，并使用具有萃取功能的有机膜覆盖采样容器气孔，之后通过加热装置恒温加热采样容器获取样品分子的方式，使得在使用离子迁移谱仪时不用再对被检测物进行预处理即可获取到被检测物中的样品分子。本发明所述的方法，克服了背景技术中所述的技术缺陷，缩短了获取样品分子的时间，所述离子迁移谱仪的进样机构，结构简单，制造成本低廉。

在离子迁移谱仪中，迁移区、放电区和样品进样载气中都需要用到气体，而且这个气体必须是清洁和干燥的，否则会使获得的离子迁移率不准确。为此，本实施例所述离子迁移谱仪还增加了一气体过滤再生系统，如图9所示，该系统包括：电磁截止阀A1与用于起过滤作用的分子筛单元E1连通，分子筛单元E1还连通有电磁单路选通阀B1，电磁截止阀A2与用于起过滤作用的分子筛单元E2连通，分子筛单元E2还连通有电磁单路选通阀B2，三通接头构件C1的一通接头与气泵M连接，另外两通接头分别与电磁单路选通阀B1和电磁单路选通阀B2连接，三通接头构件C2的一通接头与电磁单路选通阀B1连接，另外两通接头分别与磁单路选通阀B2和电磁单路选通阀B3连接，气泵M连接在三通接头构件C1和电磁单路选通阀B3之间。

其中，所述气体过滤再生系统还包括：设置在分子筛单元E1周边的加热元件D1和加热元件D2，以及设置在分子筛单元E2周边的加热元件D3和加热元件D4。所述分子筛单元E1和分子筛单元E2被加热的最低温度为150度。

当分子筛单元E1工作时，电磁截止阀A1打开，电磁截止阀A2关闭，同时选通电磁单路选通阀B1，选通气路G3方向，选通电磁单路选通阀B2选通气路G1方向，也就是使得气路G2方向是关闭的，选通电磁单路选通阀B3，选通气路G6方向，也就是关闭气路G5方向，这样气泵M就将干燥了的气体通过气路G6输送出来了。

当分子筛单元E2工作时，电磁截止阀A2打开，电磁截止阀A1关闭，同时选通电磁单路选通阀B1选通气路G2方向，也就是使得气路G4方向是关闭的，选通电磁单路选通阀B2选通气路G2方向，选通电磁单路选通阀B3选通气路G6方向，也就是关闭气路G5方向，这样气泵M就将干燥了的气体通过气路G6输送出来了。

当分子筛单元E1再生时，电磁截止阀A1打开，电磁截止阀A2打开，E1加温到150度以上，同时选通电磁单路选通阀B2选通气路G2方向，也就是使得气路G1方向是关闭的，选通电磁单路选通阀B1选通G4方向，选通电磁单路选通阀B3选通气路G5方向，也就是关闭气路G6方向，这样气泵M就将干燥了的气体输送到分子筛单元E1而使分子筛单元E1再生。

当分子筛单元E2再生时，电磁截止阀A1打开，电磁截止阀A2打开，E2加温到150度以上，同时选通电磁单路选通阀B2选通G1方向也就是使得气路G2方向是关闭的，选通电磁单路选通阀B1选通气路G2方向，选通电磁单路选通阀B3选通气路G5方向也就是关闭气路G6方向，这样气泵M就将干燥了的气体输送到分子筛单元E2而使分子筛单元E2再生。

上述电磁单路选通阀B1、B2和B3，其有三个端口，一个输入端，两个输出端，其中一个输出端是常闭的，另一个输出端是常开的，利用通电状态可以改变输出端的选通状态。

可见，通过增加气体过滤再生系统，使得离子迁移谱仪所用到的气体可以被有效过滤和循环使用。

综上所述，本发明实施例所述离子迁移率谱仪，通过对其离子源进行了结构改进，使得该离子迁移谱仪产生的离子能够被有效的引出，同时又不影响离子源放电的稳定性。

进一步，通过对离子迁移率谱仪中离子迁移管进行了结构改进，使得离子迁移管不但能够保证对外界的完全密封，而且还能够保证组装环状电极和绝缘环时使其具有一致的同心度。同时，增加的所述绝缘体骨架还能对离子信号具有很强的增强效应。

进一步，通过在离子迁移谱仪中增加进样机构，使得在使用离子迁移谱仪时不用对被检测物进行预处理即可获取到被检测物中的样品分子，使得离子迁移谱仪能够做到对被检测物的即时检测。

进一步，通过在离子迁移谱仪中增加气体过滤再生系统，使得离子迁移谱仪所用到的气体可以被有效过滤和循环使用，而不会因连续使用设备所造成频繁更换过滤所用的硅胶和分子筛。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (22)

1. 一种离子迁移率谱仪，包括：迁移管、放大器、A/D采样器、数据处理单元和显示单元，其中，放大器与迁移管通过Faraday探测器连接，用于将迁移管内微小的电流信号放大，并输出给A/D采样器，A/D采样器将模拟信号转换为数字信号再输出给数据处理单元，数据处理单元进行离子迁移率的数据处理后与数据库中保存的数据进行对比，并将对比结果通过显示单元显示，其特征在于，所述迁移管内设置有离子源，该离子源包括电源、能够产生离子的放电体和离子引出电极，放电体的高压端连接电源，低压端通过限流电阻R1接地，离子引出电极的一端通过分压电阻R3连接所述放电体的高压端，另一端通过分压电阻R2接地。

2. 根据权利要求1所述的离子迁移率谱仪，其特征在于，所述离子引出电极为金属环、金属筒或者金属网。

3. 根据权利要求1所述的离子迁移率谱仪，其特征在于，所述放电体和离子引出电极之间的电压为引出电压，该引出电压                                               

，其中，

为所述电源的电压，

为所述放电体电阻。

4. 根据权利要求1至3任意一项所述离子迁移率谱仪，其特征在于，所述电阻R1的取值范围为500KΩ至30MΩ。

5. 根据权利要求1所述的离子迁移率谱仪，其特征在于，所述放电体包括正负放电电极。

6. 根据权利要求5所述的离子迁移率谱仪，其特征在于，所述正负放电电极为两个位置相对的针状放电电极。

7. 根据权利要求6所述的离子迁移率谱仪，其特征在于，所述放电体还包括：正负电极体和用于安全防护的腔状绝缘体，所述针状放电电极设置在正负电极体上，且伸入到绝缘体内，绝缘体上开设有放电气体入孔。

8. 根据权利要求7所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述绝缘体为陶瓷，所述正负电极体为纯钨金属、钨合金、或者稀土合金。

9. 根据权利要求7所述的离子迁移率谱仪，其特征在于，所述放电气体入孔为圆状或者缝状。

10. 根据权利要求6所述的离子迁移率谱仪，其特征在于，所述正负电极体上的针状放电电极，两电极之间的间距为1mm至10mm。

11. 根据权利要求1所述的离子迁移率谱仪，其特征在于，所述电源为高压直流电源，其电压范围为±3KV至±30KV。

12. 根据权利要求1所述的离子迁移谱仪，其特征在于，在所述迁移管内，交替组装的电极和绝缘隔板形成了一中空管状的离子迁移区，在该离子迁移区设置有一中空圆管状、管壁密封的绝缘体骨架，所述电极和绝缘隔板间隔匹配套设在绝缘体骨架上。

13. 根据权利要求12所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述电极和绝缘隔板为环状。

14. 根据权利要求12所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述绝缘体骨架的长度为89毫米。

15. 根据权利要求12至14任意一项所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述环状绝缘隔板的外径为62毫米，内径为53毫米，厚度为6毫米；所述电极外径为53毫米，内径为41毫米，厚度为4毫米。

16. 根据权利要求1所述的离子迁移谱仪，其特征在于，离子迁移谱仪还包括一进样机构，该进样机构包括：使装盛被检测物的采样容器能够快速升温的加热装置和对该加热装置进行温度调控使加热装置保持恒温的温控系统。

17. 根据权利要求16所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述进样机构还包括：装盛采样容器的托盘和用于传输所述托盘，并使该托盘进入加热装置的传动机构。

18. 根据权利要求17所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述传动机构包括：用于传输所述托盘，并使该托盘进入所述加热装置的进样导轨和用于控制该进样导轨动作的电磁牵引器，所述电磁牵引器受温控系统控制。

19. 根据权利要求16所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述升温加热装置包括：用于从上面对所述托盘内装盛的采样容器进行加热的上加热模块和用于从下面对所述托盘内装盛的采样容器进行加热的下加热模块。

20. 根据权利要求1所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述离子迁移谱仪还包括一气体过滤再生系统，该系统包括：电磁截止阀A1与用于起过滤作用的分子筛单元E1连通，分子筛单元E1还连通有电磁单路选通阀B1，电磁截止阀A2与用于起过滤作用的分子筛单元E2连通，分子筛单元E2还连通有电磁单路选通阀B2，三通接头构件C1的一通接头与气泵M连接，另外两通接头分别与电磁单路选通阀B1和电磁单路选通阀B2连接，三通接头构件C2的一通接头与电磁单路选通阀B1连接，另外两通接头分别与磁单路选通阀B2和电磁单路选通阀B3连接，气泵M连接在三通接头构件C1和电磁单路选通阀B3之间。

21. 根据权利要求20所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述气体过滤再生系统还包括：设置在分子筛单元E1周边的加热元件D1和加热元件D2，以及设置在分子筛单元E2周边的加热元件D3和加热元件D4。

22. 根据权利要求20所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述分子筛单元E1和分子筛单元E2被加热的最低温度为150度。

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