CN103163206A - 一种复合电离源差分式离子迁移谱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合电离源差分式离子迁移谱，包括进样系统，Ni63源，真空紫外灯电离源，样品添加剂，成对平行设置的上极板和下极板以及中间极板，法拉第盘，和信号显示装置。上极板和下极板分别与射频电源和补偿电源相连，于差分板上施加以一个射频电压和一个直流扫描电压，中间极板接地。上极板和下极板以及中间极板构成上下两个气路，上气路电离区采用Ni63源，下气路采用真空紫外灯。在下气路上增加样品添加剂。两气路的末端分别设有离子检测器。本发明是一种有效的进行检测和带电纳米气溶胶粒子的检测仪器。本发明增大了仪器的检测范围，同时也增大了仪器的选择性。

Description

一种复合电离源差分式离子迁移谱

技术领域

本发明涉及一种样品分析装置，具体地说是一种复合电离源差分式离子迁移谱，可以为多种气体样品以及大气中的VOC检测提供一种高效快速的检测方法。

背景技术

大气化学分析方法一直是被人类所广泛关注的研究课题。人类将大量的人力物力投入到研究具有灵敏度高、设备简单的分析仪器，来检测毒品、兴奋剂、麻醉剂以及爆炸物。目前在军事，公共安全等各个领域有大量的对于好的检测仪器的需求。本发明就是在此需求基础上提出的。

差分式离子分析仪的工作原理是：样品由载气载带进入，然后被电离的样品离子进入差分区。差分区一般为两块平行的平板或是同轴的圆筒结构。在其中的一块平板上加上非对称波形的射频电场，另一块接地。在差分区内离子除了在气流方向运动外，还在高频电场的作用下会在与载气方向垂直的方向上做上下震荡的运动。由于在高低场离子的迁移率不同，在高频电场的每个周期，离子都会在垂直方向上产生一个位移δy。经过多个周期后离子就会打到极板上而湮灭掉。如果在高频电场上施加一匹配的补偿电压，使离子在y方向的总位移s小于其初始位置到极板的距离，从而使离子能够通过差分区，到达偏移区。通过在一定范围内对补偿电压进行扫描，就可以使得不同的样品离子在特定补偿电压下通过差分区区，而后进入偏移去。这样得到的迁移谱图用标准物质表征后就可以用作样品的鉴定。在偏移区一极板上加一直流电场，离子在电场和流场的共同左右下会发生偏移。偏移电场进行扫描，不同迁移率的离子可以通过通道进入检测区被检测到。

本发明可以解决了差分式离子迁移谱普遍存在的检测范围不够，以及选择性的难题。为样品检测提供一种快速有效的检测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合电离源差分式离子分析仪；其可以实现对气体样品以及大气中的VOC进行分析，能够高效快速的进行现场检测分析；

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种复合电离源差分式离子迁移谱，包括一中空的方型壳体，方型壳体的左侧端设有样品气进口，右侧端设有气体出口，样品气沿水平方向于方型壳体内流动；沿水平方向于方型壳体内设有相互平行的上极板、中间极板和下极板，于气体出口侧的上极板和中间极板间、以及中间极板和下极板间分别设有离子检测器；于样品气进口侧的上极板和中间极板间设有Ni63源；于样品气进口侧的中间极板和下极板间设有真空紫外灯电离源；在样品气进口端的方型壳体中部沿水平方向设有气流挡板，使样品气分为上下二路，一路样品气从上极板和中间极板间流动，另一路样品气从中间极板和下极板间流动。

上极板和下极板分别与射频电源和补偿电源相连；中间极板接地，并于远离样品气进口端设有离子检测器。

射频电场波形为非对称结构，在周期内积分和为零；补偿电场为直流线性变化的直流电场。

离子检测器采用的为法拉第杯结构，由法拉第盘和信号显示装置构成，法拉第盘于上极板和中间极板间、以及中间极板和下极板间垂直设置，法拉第盘和信号显示装置导线连接。

于气流挡板二侧的二路样品气所处的方型壳体的侧壁面上设有样品添加剂腔；

样品添加剂腔与方型壳体内二路样品气所处的空腔相连。

进行样品分析时，配气系统载气载带样品分别进入上下极板以及中间基本形成的两个通道。在上下极板上加一射频场电压和一补偿电压，中间极板接地。射频场电源波形需满足非对称且积分面积为零。由于离子在高场条件下迁移率变大，因此在一个时间周期内离子运动会偏向某一电极。在合适的补偿电压的作用下，这个偏离可以被抵消掉，从而使需要检测的离子穿过差分区到达检测极被检测到。偏移电场进行扫描，不同迁移率的离子可以通过通道进入检测区被检测到。本发明是一种有效的进行气体样品和VOC的检测仪器。既可以有选择性的检测，又可以进行连续扫描检测。

本发明的结构简单，易于拆卸。增大了差分式离子迁移谱的检测范围和仪器的选择性，具有很高的灵敏度。能够高效快速的进行现场检测分析。可以为多种气体样品以及大气中VOC的测量提供一种高效快速的检测方法。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；图中1为进样系统，2为Ni63源，(3)为射频电源，(4)为补偿电源为，(5)为上极板，(6)为中间极板，(7)为离子检测器，(8)为下极板，(9)为真空紫外灯电离源，(10)为样品添加剂腔。

具体实施方式

参阅图1所示。一种复合电离源差分式离子迁移谱，包括一中空的方型壳体，方型壳体的左侧端设有样品气进口，右侧端设有气体出口，样品气沿水平方向于方型壳体内流动；沿水平方向于方型壳体内设有相互平行的上极板5、中间极板6和下极板8，于气体出口侧的上极板5和中间极板6间、以及中间极板6和下极板8间分别设有离子检测器7；于样品气进口侧的上极板5和中间极板6间设有Ni63源2；于样品气进口侧的中间极板6和下极板8间设有真空紫外灯电离源9；在样品气进口端的方型壳体中部沿水平方向设有气流挡板，使样品气分为上下二路，一路样品气从上极板5和中间极板6间流动，另一路样品气从中间极板6和下极板8间流动。

进行样品分析时，样品由载气载带进入，然后被电离的样品离子进入差分区。差分区一般为三块块平行的平板结构。在其中的上下板上加上非对称波形的射频电场，中间极板接地。在差分区内离子除了在气流方向运动外，还在高频电场的作用下会在与载气方向垂直的方向上做上下震荡的运动。由于在高低场离子的迁移率不同，在高频电场的每个周期，离子都会在垂直方向上产生一个位移δy。经过多个周期后离子就会打到极板上而湮灭掉(如图1中离子a和d)。如果在高频电场上施加一匹配的补偿电压，使离子在y方向的总位移s小于其初始位置到极板的距离，从而使离子能够通过差分区，到达偏移区(图1中离子b和c)。通过在一定范围内对补偿电压进行扫描，就可以使得不同的样品离子在特定补偿电压下通过差分区区，而后进入偏移区。这样得到的迁移谱图用标准物质表征后就可以用作样品的鉴定。偏移电场进行扫描，不同迁移率的离子可以通过通道进入检测区被检测到。本发明既可以有选择性的检测，又可以进行连续扫描检测。

Claims (5)

1.一种复合电离源差分式离子迁移谱，其特征在于：

包括一中空的方型壳体，方型壳体的左侧端设有样品气进口，右侧端设有气体出口，样品气沿水平方向于方型壳体内流动；沿水平方向于方型壳体内设有相互平行的上极板(5)、中间极板(6)和下极板(8)，于气体出口侧的上极板(5)和中间极板(6)间、以及中间极板(6)和下极板(8)间分别设有离子检测器(7)；于样品气进口侧的上极板(5)和中间极板(6)间设有Ni63源(2)；于样品气进口侧的中间极板(6)和下极板(8)间设有真空紫外灯电离源(9)；在样品气进口端的方型壳体中部沿水平方向设有气流挡板，使样品气分为上下二路，一路样品气从上极板(5)和中间极板(6)间流动，另一路样品气从中间极板(6)和下极板(8)间流动。

2.如权利要求1所述离子迁移谱，其特征在于：

上极板(5)和下极板(8)分别与射频电源(3)和补偿电源(4)相连；

中间极板(6)接地，并于远离样品气进口端设有离子检测器(7)。

3.如权利要求2所述离子迁移谱，其特征在于：

射频电场(3)波形为非对称结构，在周期内积分和为零；补偿电场(4)为直流线性变化的直流电场。

4.如权利要求2所述离子迁移谱，其特征在于：

离子检测器(7)采用的为法拉第杯结构，由法拉第盘(7)和信号显示装置构成，法拉第盘(7)于上极板(5)和中间极板(6)间、以及中间极板(6)和下极板(8)间垂直设置，法拉第盘(7)和信号显示装置导线连接。

5.如权利要求2所述离子迁移谱，其特征在于：于气流挡板二侧的二路样品气所处的方型壳体的侧壁面上设有样品添加剂腔(10)；

样品添加剂腔(10)与方型壳体内二路样品气所处的空腔相连。