CN103887140A

CN103887140A - 一种离子迁移谱仪

Info

Publication number: CN103887140A
Application number: CN201210555869.3A
Authority: CN
Inventors: 仓怀文; 李东明; 王新; 李海洋
Original assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Current assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-06-25

Abstract

本发明涉及一种离子迁移谱仪，包括离子迁移谱仪和中空密闭的恒温箱；离子迁移谱仪设置于恒温箱内，离子迁移谱仪的进样口穿过恒温箱的外壁与外界相连通。离子迁移谱仪的离子迁移管有电加热装置用来实现离子迁移管工作在恒定温度下，恒温箱实现离子迁移谱仪工作环境恒定温度。这样离子迁移谱仪有效解决温度对离子迁移率和仪器其他元器件的影响，使得离子迁移谱仪适应更宽温度范围。

Description

一种离子迁移谱仪

技术领域

本发明涉及一种离子迁移谱仪。具体地说是让离子迁移谱仪工作在密闭的恒温系统中。

背景技术

离子迁移谱仪(Ion Mobility Spectrometry,IMS)根据不同离子迁移率差异实现不同离子分离分析的仪器。该技术具有灵敏度高和响应速度快，早在上世纪70年代便作为一种新的分析技术出现。

根据离子迁移谱原理，在宏观上离子在较弱的均匀电场E（E/N<2Td）的作用下，离子迁移时间与离子迁移率K成反比。K与离子和漂移气体分子的性质有关。它的微观理论公式为：

K = \frac{3 ze}{16 N_{0}} \times {(\frac{2 π}{μkT})}^{1 / 2} \times \frac{(1 + α)}{Ω_{D}}

其中z是离子电荷数；e是电子电荷；N₀是缓冲气体分子密度；k是Boltmann常数；u是漂移气体分子和离子碰撞的约化质量；T是绝对温度；α是修正因子；Ω_D是平均碰撞截面积。

从上式中可以看出K是温度的函数，因此离子迁移谱，要么工作在恒温系统中，要么需要实时采集温度数据，然后对K进行实时校正。然而由于K的影响因素较多，对于实时校正的K会带来很多误差，因此实际仪器基本都采用恒温离子迁移管的方式来做的。影响迁移率的温度是进入离子迁移管的气体的温度，而不是离子迁移管本身的温度，随着环境温度的变化，离子迁移管的温度是恒定的，但进入离子迁移管气体温度是随环境温度的变化而发生变化，这样都直接对迁移率K产生直接影响，样品的迁移率与引起仪器数据库产生偏差，引起误报。如果仪器工作在超低温（如-20度，及以下），或高温（如+40度，及以上）环境下，对仪器其他器件都会产生影响，有时会间接反馈到离子迁移率K上，引起变化。为了解决上面的问题，我们提出了一种工作在恒温箱中离子迁移谱仪，有效克服了温度对离子迁移谱仪的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种离子迁移谱仪。该仪器用来消除温度变化对离子迁移率K的影响，让离子迁移谱仪工作温度范围更宽。

为了实现上述目的，本发明提供一种离子迁移谱仪，包括离子迁移谱仪和中空密闭的恒温箱；离子迁移谱仪设置于恒温箱内，离子迁移谱仪的进样口穿过恒温箱的外壁与外界相连通；于恒温箱内设有加热装置和/或冷却装置。

离子迁移谱仪包括对离子迁移管进行加热的电加热装置，于离子迁移管上设有温度传感器，电加热装置和温度传感器通过导线与温控表相连，将离子迁移管的温度控制在某一恒等温度，实现离子迁移管工作恒定温度下。

恒温箱系统包括加热装置和冷却装置，离子迁移谱仪安装在恒温箱中；当环境温度低于恒温箱设定温度时，加热装置将箱内温度加热到设定温度，当环境温度高时冷却装置将箱内温度冷却到设定温度，实现让离子迁移谱仪工作在恒温环境的系统。

恒温箱可以只有加热装置或冷却装置，当只想消除低温环境对离子迁移谱仪的影响，恒温箱可只放置加热装置；相反，当只想消除高温环境对离子迁移谱仪的影响，恒温箱可只放置冷却装置。

恒温箱系统的设定温度范围为-20~100℃。

离子迁移管控温系统的设定温度要不低于恒温箱系统的设定温度。

恒温箱的加热装置为电加热丝、电加热棒、电加热块、或电吹风机中的一种或二种以上；

恒温箱的冷却装置为半导体制冷器或蒸气压缩式器。

离子迁移谱仪工作在恒温箱中，离子迁移管加热装置用来消除温度离子迁移管影响，恒温箱用来消除环境温度变化对离子迁移谱仪的影响，这种双重控温使温度变化对离子迁移率K和仪器其他器件的影响较小到最少。

为了尽量减少温度对离子迁移谱仪的影响，离子迁移谱仪采用内循环气体流路。

本发明提供的离子迁移谱仪，可有效解决温度对离子迁移谱仪的影响。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：

图1本发明的结构示意图。

图2不同环境和恒温箱温度下离子迁移谱RIP谱图变化。

具体实施方式

本发明提供一种离子迁移谱仪，具体结构示意图见图1。

离子迁移谱仪由离子迁移管17，离子迁移管温控表4，离子迁移管加热装置和温度传感器5，进样口8，进样器9，信号放大器15，控制和信号处理16和气体流路等组成。

离子迁移管温控表4和离子迁移管加热装置和温度传感器5组成离子迁移管电加热装置。实现离子迁移管控温系统恒温。

气体流路由泵11和净化剂12，载气10，出气口13和漂气14组成，泵11产生的气体先经过净化剂12然后分成载气10和漂气14供给离子迁移管17，在本示意图中给出的是内循环气体流路。这样可以进一步减少温度对离子迁移谱仪的影响。

恒温箱系统由恒温箱1，加热装置2和冷却装置3组成。实现恒温箱的加温和降温。

仪器工作时，离子迁移管控温系统和恒温箱系统分别对离子迁移管和恒温箱进行控温，使得它们温度分别达到设定的温度时再进行检测。恒温箱为了使的内部环境气体更加均匀平衡，加装了气体搅动风扇6和温度传感器7是用来测量恒温箱内部的温度的。

离子迁移谱仪只有一个进样口8与外界相通，用于进样。其他都在恒温箱当中，这样使得温度变化仪器其他器件的影响较小到最少。

图2为采用双恒温系统的测试的温度变化对离子迁移谱RIP峰的影响，同时也直接反应了离子迁移率对温度的变化。该图的离子迁移管是恒温在+50℃。从图可以看出，只对离子迁移管进行恒温不能消除温度变化对离子迁移率的影响。

环境温度为-35℃时，恒温箱温度由-20℃升到+5℃时，RIP峰位从6.28ms前移到5.76ms；而恒温箱温度+5℃时，环境温度为由-35℃升到+25℃时，RIP峰位没有发生变化；从而有效说明了该离子迁移谱仪对减少温度对离子迁移率的影响有效性，扩大了离子迁移谱仪的温度使用范围。

在环境温度为-35℃，恒温箱温度-20℃时，离子迁移谱RIP峰形发生变化，低温对仪器其他器件也产生影响。当恒温箱温度内温度升高时如+5℃，离子迁移谱RIP峰形回归正常，该离子迁移谱仪有利于减少温度对仪器其他器件也产生影响。

Claims

1.一种离子迁移谱仪，包括离子迁移谱仪和中空密闭的恒温箱；离子迁移谱仪设置于恒温箱内，离子迁移谱仪的进样口穿过恒温箱的外壁与外界相连通；于恒温箱内设有加热装置和/或冷却装置。

2.如权利要求1所述的离子迁移谱仪，其特征在于：

所述离子迁移谱仪包括对离子迁移管进行加热的电加热装置，于离子迁移管上设有温度传感器，电加热装置和温度传感器通过导线与温控表相连，将离子迁移管的温度控制在某一恒等温度，实现离子迁移管工作恒定温度下。

3.如权利要求1所述的离子迁移谱仪，其特征在于：恒温箱系统包括加热装置和冷却装置，离子迁移谱仪安装在恒温箱中；当环境温度低于恒温箱设定温度时，加热装置将箱内温度加热到设定温度，当环境温度高时冷却装置将箱内温度冷却到设定温度，实现让离子迁移谱仪工作在恒温环境的系统。

4.如权利要求1或3所述的离子迁移谱仪，其特征在于：恒温箱可以只有加热装置或冷却装置，当只想消除低温环境对离子迁移谱仪的影响，恒温箱可只放置加热装置；相反，当只想消除高温环境对离子迁移谱仪的影响，恒温箱可只放置冷却装置。

5.如权利要求3所述的离子迁移谱仪，其特征在于：恒温箱系统的设定温度范围为-20~100℃。

6.如权利要求2所述的离子迁移谱仪，其特征在于：离子迁移管控温系统的设定温度要不低于恒温箱系统的设定温度。

7.如权利要求1所述的离子迁移谱仪，其特征在于：

恒温箱的冷却装置为半导体制冷器或蒸气压缩式器。