CN102651302B - 一种离子迁移谱仪及其迁移管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离子迁移谱仪及其迁移管，该迁移管包括弯曲形的基管。实施本发明的技术方案，离子迁移谱仪的迁移管由于采用弯曲形的基管，因此，相比直线形的迁移管，结构和尺寸更为紧凑，在实现离子迁移谱小型化的同时，保证了迁移管的长度，从而有效的提高了离子迁移谱的分辨率和灵敏度。另外，由于弯曲型迁移管的整体外形更为方正，使得其外围支持系统（如温度控制系统等）的设计更为简便，工作效果更好。
Description
技术领域
本发明涉及离子迁移技术，尤其涉及一种离子迁移谱仪及其迁移管。
背景技术
离子迁移谱仪（IMS，IonMobilitySpectrometry）是一种基于离子在电场中的迁移速度的差异来对样品物质进行检测的仪器，其基本原理是：使被检测的样品蒸汽或气化后的固体微粒离化形成离子，然后在弱电场的作用下，离子在迁移管中进行定向迁移，由迁移管终端的检测器实时测量离子电流随时间的变化进而根据电流的变化可以计算出离子的迁移率（即单位电场强度作用下离子的迁移速度）。由于在一定的条件下，各种物质离子的迁移率具有特异性，和离子本身的质量、带电荷数、空间结构等因素相关，因而将检测得到的不同离子对应的迁移率与标准物质库进行匹配，就可以判断出物质的种类。
离子迁移谱仪的微型化是一种大趋势，逐渐由车载式、台式机向便携式、手持式轻便仪器发展。现有的离子迁移谱仪多采用直线型迁移管，在需要小型化时只能简单地将原有结构等比例缩小，致使迁移管长度减小。根据离子迁移谱理论，离子迁移谱仪的分辨率和灵敏度都将降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述在需要小型化时会使分辨率和灵敏度降低的缺陷，提供一种既能满足小型化的趋势又不会降低分辨率和灵敏度的离子迁移谱仪的迁移管。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种离子迁移谱仪的迁移管，包括弯曲形的基管。
在本发明所述的迁移管中，所述基管为U形、圆弧形、S形或螺旋形。
在本发明所述的迁移管中，所述迁移管还包括套在所述基管上的若干导电环，每个导电环上均加有恒定的直流电压，且从所述基管的一端到另一端，各个导电环上所加的直流电压单调递增或递减。
在本发明所述的迁移管中，所述基管的外壁覆盖有电阻涂层，且所述电阻涂层的两端加有恒定的直流电压。
本发明还构造一种离子迁移谱仪，包括迁移管，所述迁移管包括弯曲形的基管。
在本发明所述的离子迁移谱仪中，所述基管为U形、圆弧形、S形或螺旋形。
在本发明所述的离子迁移谱仪中，所述迁移管还包括套在所述基管上的若干导电环，每个导电环上均加有恒定的直流电压，且从所述基管的一端到另一端，各个导电环上所加的直流电压单调递增或递减。
在本发明所述的离子迁移谱仪中，所述迁移管的外壁覆盖有电阻涂层，且所述电阻涂层的两端加有恒定的直流电压。
在本发明所述的离子迁移谱仪中，所述离子迁移谱仪还包括用于调节所述基管内腔气压和流速的调节模块。
在本发明所述的离子迁移谱仪中，所述迁移管还包括：
设置在基管内腔的尾部且用于实时测量离子电流随时间的变化的检测器；及
设置在所述检测器前端的金属网格栅。
实施本发明的技术方案，离子迁移谱仪的迁移管由于采用弯曲形的基管，因此，相比直线形的基管，结构和尺寸更为紧凑，在实现离子迁移谱小型化的同时，保证了迁移管的长度，从而有效的提高了离子迁移谱的分辨率和灵敏度。另外，由于弯曲型迁移管的整体外形更为方正，使得其外围支持系统（如温度控制系统等）的设计更为简便，工作效果更好。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明离子迁移谱仪的迁移管实施例一的结构示意图；
图2是本发明离子迁移谱仪的迁移管实施例二的结构示意图；
图3是本发明离子迁移谱仪的迁移管实施例三的结构示意图；
图4是本发明离子迁移谱仪的迁移管实施例四的结构示意图；
图5是本发明离子迁移谱仪的迁移管实施例五的结构示意图；
图6是本发明离子迁移谱仪的迁移管实施例六的结构示意图；
图7是本发明离子迁移谱仪的迁移管实施例七的结构示意图；
图8是本发明离子迁移谱仪的迁移管实施例八的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有技术中的离子迁移谱仪的迁移管多是直线型的，然而在需要小型化时，只能简单地将原有结构等比例缩小，致使迁移管长度减小，但这样会导致离子迁移谱仪的分辨率和灵敏度都将降低。本发明针对这个缺陷，提供一种离子迁移谱仪的迁移管，该迁移管的基管为弯曲形，这样，既顺应了离子迁移谱仪的微型化趋势，又不会降低迁移谱仪的分辨率和灵敏度。
如图1所示，在本发明离子迁移谱仪的迁移管实施例一的结构示意图中，该迁移管包括U形的基管1和套在该基管1上的若干导电环a、b、c、…、m，每个导电环上均加有恒定的直流电压，且从基管的一端到另一端，各个导电环上所加的直流电压单调递增或递减。在离子迁移谱仪工作时，样品经迁移管前端的电离区，被电离成离子后进入到U形的基管1中，基管1上每个导电环被通以不同的直流电压，且导电环a-m各环上的电压顺次单调递增或递减，从而在基管1的内腔形成与轴线平行的（U形）电场。
在图2所示的本发明离子迁移谱仪的迁移管实施例二的结构示意图中，该实施例相比图1所示的实施例，仅仅用电阻涂层3代替了中间的导电环b-l，且电阻涂层3覆盖在基管的外壁，电阻涂层3的两端加有恒定的直流电压，这样可使基管1的内腔的电场更为均匀，离子运动轨迹更为平滑。当然，在另一个实施例中，若干个导电环可套在基管1的中段，基管1的外壁的两端上覆盖有电阻涂层，并分别通以直流电压，各个导电环上的直流电压顺次单调递增或递减。在另一个变形的实施例中，基管1的外壁仅仅覆盖有电阻涂层，而不设置导电环。
如图3所示，在本发明离子迁移谱仪的迁移管实施例三的结构示意图中，该实施例相比图一所示的实施例一，仅仅是基管1的形状不同，该实施例的基管1的形状为圆弧形，其它相同的部分在此不再赘述。
在图4所示的本发明离子迁移谱仪的迁移管实施例四的结构示意图中，该实施例相比图3所示的实施例，仅仅用电阻涂层3代替了中间的导电环，且电阻涂层3覆盖在基管的外壁，电阻涂层3的两端加有恒定的直流电压。同样地，在另一个实施例中，若干个导电环可套在基管1的中段，基管1的外壁的两端上覆盖有电阻涂层，并分别通以直流电压，各个导电环上的直流电压顺次单调递增或递减。在另一个变形的实施例中，基管1的外壁仅仅覆盖有电阻涂层，而不设置导电环。
如图5所示，在本发明离子迁移谱仪的迁移管实施例五的结构示意图中，该实施例相比图一所示的实施例一，仅仅是基管1的形状不同，该实施例的基管1的形状为S形，其它相同的部分在此不再赘述。
在图6所示的本发明离子迁移谱仪的迁移管实施例六的结构示意图中，该实施例相比图5所示的实施例，仅仅用电阻涂层3代替了中间的导电环，且电阻涂层3覆盖在基管的外壁，电阻涂层3的两端加有恒定的直流电压。同样地，在另一个实施例中，若干个导电环可套在基管1的中段，基管1的外壁的两端上覆盖有电阻涂层，并分别通以直流电压，各个导电环上的直流电压顺次单调递增或递减。在另一个变形的实施例中，基管1的外壁仅仅覆盖有电阻涂层，而不设置导电环。
如图7所示，在本发明离子迁移谱仪的迁移管实施例七的结构示意图中，该实施例相比图一所示的实施例一，仅仅是基管1的形状不同，该实施例的基管1的形状为螺旋形，其它相同的部分在此不再赘述。
在图8所示的本发明离子迁移谱仪的迁移管实施例八的结构示意图中，该实施例相比图7所示的实施例，仅仅用电阻涂层3代替了中间的导电环，且电阻涂层3覆盖在基管的外壁，电阻涂层3的两端加有恒定的直流电压。同样地，在另一个实施例中，若干个导电环可套在基管1的中段，基管1的外壁的两端上覆盖有电阻涂层，并分别通以直流电压，各个导电环上的直流电压顺次单调递增或递减。在另一个变形的实施例中，基管1的外壁仅仅覆盖有电阻涂层，而不设置导电环。
在本发明的一个具体实施例中，所述迁移管还包括检测器和金属网格栅，其中，检测器设置在基管内腔的尾部且用于实时测量离子电流随时间的变化。金属网格栅设置在所述检测器前端。在离子迁移谱仪工作时，迁移气不断从迁移管后端通入到弯曲形的迁移管中，一方面可以把一些杂质气体从迁移管中去掉，另一方面可以阻止多余的中性样品分子进入迁移区后继续发生离子反应，避免了由于继续发生反应而导致的谱线变宽，从而进一步提高了仪器的灵敏度和分辨率。样品离子在迁移管中运动时不断地遭遇迁移气分子并与之发生碰撞，碰撞后，离子速度大大减小，然后在电场的作用下重新加速，由于样品离子始终受到电场的牵引力，因此其运动的净效果就是沿着电场线的方向前进，即沿着弯曲形的迁移管的轴线方向运动，最终样品离子运动到位于弯曲形迁移管后端的检测区，该检测区的检测器对由于离子电荷中和产生的离子电流进行测量，由于离子特性的不同，离子到达检测器的时间不同，从而使检测到的电流随时间不断变化，该电流信号经处理后，得到电流信号随时间变化的谱图，通过与标准谱图相比较，可得到样品的物质组成和浓度。另外，在迁移的样品离子到达检测器附件时，先经过检测器前端的金属网格栅，再被检测器接收，一方面屏蔽掉了离子流的感生电流信号对探测信号的干扰，另一方面，经过金属网格栅的过滤后，堆积的离子的电荷进一步减少。
本发明还构造一种离子迁移谱仪，包括以上任意一种迁移管。
在本发明的一个优选实施例中，离子迁移谱仪还包括用于调节基管内腔气压和流速的调节模块。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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权利要求范围之内。
Claims (8)
1.一种离子迁移谱仪的迁移管，其特征在于，包括弯曲形的基管；所述迁移管还包括套在所述基管上的若干导电环，每个导电环上均加有恒定的直流电压，且从所述基管的一端到另一端，各个导电环上所加的直流电压单调递增或递减。
2.根据权利要求1所述的迁移管，其特征在于，所述基管为U形、圆弧形、S形或螺旋形。
3.根据权利要求1或2所述的迁移管，其特征在于，若干所述导电环套设在所述基管的中段，且从所述基管的一端到另一端，各个导电环上所加的直流电压单调递增或递减，所述基管的外壁的两端覆盖有电阻涂层，且所述电阻涂层的两端加有恒定的直流电压。
4.一种离子迁移谱仪，包括迁移管，其特征在于，所述迁移管包括弯曲形的基管；所述迁移管还包括套在所述基管上的若干导电环，每个导电环上均加有恒定的直流电压，且从所述基管的一端到另一端，各个导电环上所加的直流电压单调递增或递减。
5.根据权利要求4所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述基管为U形、圆弧形、S形或螺旋形。
6.根据权利要求4或5所述的离子迁移谱仪，其特征在于，若干所述导电环套设在所述基管的中段，且从所述基管的一端到另一端，各个导电环上所加的直流电压单调递增或递减，所述迁移管的外壁的两端覆盖有电阻涂层，且所述电阻涂层的两端加有恒定的直流电压。
7.根据权利要求4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用于调节所述基管内腔气压和流速的调节模块。
8.根据权利要求4所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述迁移管还包括：设置在基管内腔的尾部且用于实时测量离子电流随时间的变化的检测器；及设置在所述检测器前端的金属网格栅。
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