CN103779168B - 一种空间聚焦离子门组件及空间聚焦型离子迁移管 - Google Patents
一种空间聚焦离子门组件及空间聚焦型离子迁移管 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103779168B CN103779168B CN201210394772.9A CN201210394772A CN103779168B CN 103779168 B CN103779168 B CN 103779168B CN 201210394772 A CN201210394772 A CN 201210394772A CN 103779168 B CN103779168 B CN 103779168B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal silk
- pressure metal
- ion
- silk group
- low pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Abstract
本发明涉及一种非共面的新型空间聚焦离子门组件及空间聚焦型离子迁移管。利用改变离子门的结构和空间分布以及在迁移区施加脉冲加速电压实现离子轴线方向分布的离子压缩，从而提高离子迁移谱的分辨率和峰容量，提高离子迁移谱的性能和扩大应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种空间聚焦型离子迁移谱。利用改变离子门的结构和空间分布以及在迁移区施加脉冲加速电压实现离子轴线方向分布的离子压缩，从而提高离子迁移谱的分辨率和峰容量，提高离子迁移谱的性能和扩大应用范围。该发明属于仪器分析技术。
背景技术
离子迁移谱(IonMobilitySpectrometry，IMS)是一种基于气相离子分离和检测的高灵敏度、快速检测仪器。高灵敏度、分析速度快、价格低、结构简单、便携等优点使其广泛应用爆炸物探测、毒品筛查以及化学战剂预警等领域。据报道，国外用于机场和军方的各种离子迁移谱仪器超过65000台/套。但是，分辨能力较低一直是困扰离子迁移谱应用和发展的瓶颈之一。
空间聚焦是质谱中的一项技术，它解决了离子初始状态时所处的位置及电势的不同从而获得了不同的飞行速度造成的飞行时间不同的问题。利用空间聚焦可以实现质谱分辨率的大幅度提高。质谱中聚焦的实现是在真空条件下进行的，离子依靠加速电场和惯性飞行，所获得能量不会因碰撞而散失。离子迁移管是在大气压条件下实现离子分离的技术。由于与漂气分子剧烈的碰撞，离子的飞行需要电场的推动。要实现大气压条件下的聚焦，必须实现初始条件下离子所处的电场梯度不同(非均匀场)，即，从而使飞行开始时处于后端的离子能够以更快的速度追赶上前端的离子，实现空间聚焦。
轴线型高场非对称性离子迁移谱利用电场的空间分布差异实现离子在轴线的聚焦。而直线型离子迁移谱是在大气压下工作，利用不同离子在均匀电场中的飞行速度不同实现不同物质的分离和分析。由于大气压下离子碰撞严重，质谱的空间聚焦无法在直线型离子迁移谱中应用。
鉴于直线式的离子迁移管的广泛应用前景，实现直线型离子迁移谱的空间聚焦，从而提高其分辨率和峰容量具有重要的意义和价值。
发明内容
本发明提供一种结构简单、具有离子轴线空间聚焦功能空间聚焦离子门组件及空间聚焦型离子迁移管。
本发明采用的技术方案为：
聚焦功能的离子迁移管由空间聚焦离子门模块与迁移区模块构成。迁移管采用传统的设计，通过改变离子门空间几何参数实现离子在离子门区域的空间聚焦。
具体为：
离子门由高压金属丝组和低压金属丝组构成，高压金属丝组和低压金属丝组分别处于相互平行的两个平面内，且高压金属丝组中的金属丝与低压金属丝组中的金属丝于平行于它们所处平面的一平面上的投影相互交叉分布；高压金属丝组中的金属丝相互平行设置，低压金属丝组中的金属丝相互平行设置。
高压金属丝组中的金属丝与低压金属丝组中的金属丝于平行于它们所处平面的一平面上的投影相互交叉分布是指，高压金属丝组中金属丝的投影与低压金属丝组中金属丝的投影依次交错、且均匀地间隔设置；即每二个相邻的高压金属丝组中金属丝的投影间均通过低压金属丝组中金属丝的投影相间隔、每二个相邻的低压金属丝组中金属丝的投影间均通过高压金属丝组中金属丝的投影相间隔。
高压金属丝组和低压金属丝组所处平面间的距离0.01mm到3mm，其中低压金属丝组更靠近离子进入端。
高压金属丝组中相邻金属丝间的距离为0.1mm到1cm；低压金属丝组中相邻金属丝间的距离为0.1mm到1cm。高压金属丝组中金属丝的直径为0.01mm到2mm；低压金属丝组中金属丝的直径为0.01mm到2mm。
本发明涉及一种非共面的新型空间聚焦离子门组件及空间聚焦型离子迁移管。利用改变离子门的结构和空间分布以及在迁移区施加脉冲加速电压实现离子轴线方向分布的离子压缩，从而提高离子迁移谱的分辨率和峰容量，提高离子迁移谱的性能和扩大应用范围。
附图说明
图1为非共面的空间聚焦离子门组件。
图2为聚焦型离子迁移管；包括聚焦离子门组件(1)、反应区(2)、电离源(3)、迁移区(4)、栅网(5)及法拉第盘(6)。
图3分别给出了共面型和非共面空间聚焦型离子门附近的电场分布。
具体实施方式
一种空间聚焦型离子迁移管，包括电离源3、空间聚焦离子门组件1和栅网5及法拉第盘6，空间聚焦离子门组件将离子迁移管的电离源3与栅网5及法拉第盘6之间的空间分割成反应区2和迁移区4。
所用的离子门组件1由不共平面且相互间绝缘的两组金属丝组平行排列构成，在离子门的靠近离子入口的低压金属丝组上施加相当于其所处迁移管中位置的电势的恒定电压，离子门的远离离子入口的高压金属丝组上施加周期性的高压，其绝对值高于第一组金属丝上的恒定电压绝对值，该高压在低压金属丝组与高压金属丝组间形成阻断离子的控制电场，实现离子门的功能，将离子周期性的注入到迁移区4中。高压金属丝组后形成一个聚焦电场，实现聚焦功能，将注入的离子进行压缩。
如图2所示，一种空间聚焦型离子迁移管，包括空间聚焦离子门组件1；利用离子门组件中高压丝组和低压丝组的非共面性形成的空间非均匀电场，增大了清空区和压缩区，使得空间离子团的被压缩，实现离子的初次轴向的空间聚焦。图3分别给出了共面型和非共面空间聚焦型离子门附近的电场分布。非共面空间聚焦型离子门附近的清空区(黑色部分)和压缩区(清空区外围灰色部分)明显增大，能够实现离子在轴线方向的聚焦。
Claims (5)
1.一种空间聚焦离子门组件，其特征在于：离子门由高压金属丝组和低压金属丝组构成，高压金属丝组和低压金属丝组分别处于相互平行的两个平面内，且高压金属丝组中的金属丝与低压金属丝组中的金属丝于平行于它们所处平面的一平面上的投影相互交叉分布；高压金属丝组中的金属丝相互平行设置，低压金属丝组中的金属丝相互平行设置，高压金属丝组中金属丝的投影与低压金属丝组中金属丝的投影依次交错、且均匀地间隔设置；即每两个相邻的高压金属丝组中金属丝的投影间均通过低压金属丝组中金属丝的投影相间隔、每两个相邻的低压金属丝组中金属丝的投影间均通过高压金属丝组中金属丝的投影相间隔。
2.如权利要求1所述的空间聚焦离子门组件，其特征在于：高压金属丝组和低压金属丝组所处平面间的距离0.01mm到3mm，其中低压金属丝组更靠近离子进入端。
3.如权利要求2所述的空间聚焦离子门组件，其特征在于：高压金属丝组中相邻金属丝间的距离为0.1mm到1cm；低压金属丝组中相邻金属丝间的距离为0.1mm到1cm；高压金属丝组中金属丝的直径为0.01mm到2mm；低压金属丝组中金属丝的直径为0.01mm到2mm。
4.一种空间聚焦型离子迁移管，其特征在于：包括电离源(3)、权利要求1-3任一所述的聚焦离子门组件(1)和栅网(5)及法拉第盘(6)，聚焦离子门组件(1)为一个，其将离子迁移管的电离源(3)与栅网(5)及法拉第盘之间的空间分割成反应区(2)和迁移区(4)。
5.如权利要求4所述的空间聚焦型离子迁移管，其特征在于：所用的离子门组件(1)由不共平面且相互间绝缘的两组金属丝组平行排列构成，在离子门的靠近离子入口的低压金属丝组上施加相当于其所处迁移管中位置的电势的恒定电压，离子门的远离离子入口的高压金属丝组上施加周期性的高压，其绝对值高于第一组金属丝上的恒定电压绝对值，该高压在低压金属丝组与高压金属丝组间形成阻断离子的控制电场，实现离子门的功能，将离子周期性的注入到迁移区(4)中，高压金属丝组后形成一个聚焦电场，实现聚焦功能，将注入的离子进行压缩。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210394772.9A CN103779168B (zh) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | 一种空间聚焦离子门组件及空间聚焦型离子迁移管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210394772.9A CN103779168B (zh) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | 一种空间聚焦离子门组件及空间聚焦型离子迁移管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103779168A CN103779168A (zh) | 2014-05-07 |
| CN103779168B true CN103779168B (zh) | 2015-12-09 |
Family
ID=50571301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210394772.9A Active CN103779168B (zh) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | 一种空间聚焦离子门组件及空间聚焦型离子迁移管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103779168B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104392889B (zh) * | 2014-12-14 | 2017-04-26 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种利用交流叠加方法控制离子门的离子迁移谱仪及方法 |
| CN106324078A (zh) * | 2016-09-12 | 2017-01-11 | 安徽理工大学 | 一种改进的哈达玛多路复用反离子迁移谱实验装置 |
| CN108091536B (zh) * | 2016-11-21 | 2019-08-02 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种脉冲场离子迁移管 |
| CN109887826B (zh) * | 2017-12-06 | 2020-09-15 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种空间聚焦的圆锥形离子迁移管 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101918827A (zh) * | 2008-01-19 | 2010-12-15 | 气体感觉分析有限责任公司 | 用于检测与鉴别气体的方法和装置 |
| WO2012029303A1 (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-08 | アトナープ株式会社 | イオン移動度センサーに供給するサンプルを調製する装置 |
| CN202394834U (zh) * | 2011-12-28 | 2012-08-22 | 同方威视技术股份有限公司 | 非对称场离子迁移谱仪 |
-
2012
- 2012-10-17 CN CN201210394772.9A patent/CN103779168B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101918827A (zh) * | 2008-01-19 | 2010-12-15 | 气体感觉分析有限责任公司 | 用于检测与鉴别气体的方法和装置 |
| WO2012029303A1 (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-08 | アトナープ株式会社 | イオン移動度センサーに供給するサンプルを調製する装置 |
| CN202394834U (zh) * | 2011-12-28 | 2012-08-22 | 同方威视技术股份有限公司 | 非对称场离子迁移谱仪 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103779168A (zh) | 2014-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102931046B (zh) | 一种空间聚焦离子门组件及空间聚焦离子迁移管 | |
| AU2013374169B2 (en) | Multi-reflection high-resolution time of flight mass spectrometer | |
| CN103779168B (zh) | 一种空间聚焦离子门组件及空间聚焦型离子迁移管 | |
| US7078679B2 (en) | Inductive detection for mass spectrometry | |
| CN105185686B (zh) | 采用电喷雾/电晕放电双模式离子源的离子迁移率谱仪 | |
| WO2015035872A1 (zh) | 离子传输装置以及离子传输方法 | |
| EP3851845A1 (en) | Ion mobility spectrometry (ims) device with charged material transportation chamber | |
| Johnston et al. | A velocity map imaging mass spectrometer for photofragments of fast ion beams | |
| Wales et al. | Multiple ionization and complete fragmentation of OCS by impact with highly charged ions Ar4+ and Ar8+ at 15 keV q− 1 | |
| Keelor et al. | An effective approach for coupling direct analysis in real time with atmospheric pressure drift tube ion mobility spectrometry | |
| Pei et al. | Imaging ion-molecule reactions: charge transfer and CN bond formation in the C++ NH3 system | |
| CN103854948A (zh) | 高场非对称和吸入式复合离子迁移谱仪 | |
| CN102778498B (zh) | 用于质谱和光谱分析的高分辨离子选择性光解离装置与方法 | |
| SG187341A1 (en) | Lens free collision cell with improved efficiency | |
| CN100587486C (zh) | 用于离子迁移率谱仪的微机电表面离化源 | |
| CN103972021A (zh) | 一种基于动量分析器的飞行时间质谱计 | |
| Kanu et al. | Evaluation of micro-versus nano-electrospray ionization for ambient pressure ion mobility spectrometry | |
| CN103779169B (zh) | 一种表面放电电离源-无离子门离子迁移管 | |
| US7683315B2 (en) | FAIMS cell having an offset ion inlet orifice | |
| CN114068289A (zh) | 一种电喷雾离子化源及应用 | |
| CN107946167B (zh) | 一种金属配合物质谱分析装置 | |
| Tang et al. | Experimental and simulation research on the influence of voltage amplitude, frequency and carrier gas flow rate on the performance of FAIMS | |
| US11029282B2 (en) | Liquid phase ion mobility spectrometer | |
| Kanu et al. | Ion mobility spectrometry: recent developments and novel applications | |
| US11282690B2 (en) | Ion guide exit transmission control |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |