CN106057627A - 一种循环模式高场不对称波形离子迁移谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种循环模式高场不对称波形离子迁移谱仪。包括循环气路系统、弱电流检测模块、电源电压模块、测控系统及输入输出系统，所述的循环气路系统包括依次设置的微型真空气泵、冷却器、进样器及迁移管芯片，上述各部件通过气管路连接成循环气路，所述的迁移管芯片内设有离化源、分离电极与检测电极，所述的测控系统在输入输出系统的指令下控制并采集电源电压模块和弱电流检测模块的工作参数和数据，对信号进行解析并输出至输入输出系统。由上述技术方案可知，本发明的样品进入循环气路时，在微型真空气泵的气流驱动下经过迁移管芯片，弱电流检测模块连接迁移管芯片并采集样品离子信号，通过输入输出系统处理生成谱图。

Description

一种循环模式高场不对称波形离子迁移谱仪

技术领域

本发明涉及离子迁移谱仪领域，具体涉及一种循环模式高场不对称波形离子迁移谱仪。

背景技术

高场不对称波形离子迁移谱仪是离子迁移谱仪的一种，其利用不同物质离子在高电场条件下迁移率出现非线性变化来达到分离检测物质的目的。物质离子在载气的气注驱动下连续不断地进入迁移管芯片并被连续检测，这种进样方式为高场不对称波形离子迁移谱仪的多周期检测提供了条件，而多周期检测是峰形信息提取的关键。此外，相比于常规离子迁移谱仪，高场不对称波形离子迁移谱仪具有灵敏度高、核心部件迁移管体积小以及易于其他分析检测技术联用等优点，这使得其在现场检测领域具有十分广阔的前景。

高场不对称波形离子迁移谱仪的连续进样方式是其区别与其他分析仪器的重要特点之一，这样的进样方式保证了其持续在线检测的能力。然而，随之而来的大量的载气和样品消耗严重制约了高场不对称波形离子迁移谱仪在现场检测领域的应用。传统的高场不对称波形离子迁移谱仪通常配有体积庞大的气体供应系统，这使得其核心器件体积小的优势荡然无存，便携性难以满足现场检测的需求。

专利CN200710023322提供的纵向高场不对称波形离子迁移谱仪其缺点非常明显：其一，需要独立的气体供应系统，造成仪器整体结构庞大；其二，载气携带样品直接排出，不仅增加了载气及样品的消耗量，同时对周围环境造成不必要的污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以满足现场检测应用需求的循环模式高场不对称波形离子迁移谱仪。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括循环气路系统、弱电流检测模块、电源电压模块、测控系统及输入输出系统，所述的循环气路系统包括依次设置的微型真空气泵、冷却器、进样器及迁移管芯片，上述各部件通过气管路连接成循环气路，所述的迁移管芯片内设有离化源、分离电极与检测电极，所述的电源电压模块与分离电极及检测电极相连，所述的弱电流检测模块与检测电极相连，所述的测控系统在输入输出系统的指令下控制并采集电源电压模块和弱电流检测模块的工作参数和数据，对信号进行解析并输出至输入输出系统。

所述的循环气路系统中还包括流量控制器，所述的微型真空气泵、冷却器、进样器、迁移管芯片、流量控制器通过气管路连接成循环气路。

所述的迁移管芯片设有进气口与出气口，样品分子由进气口进入迁移管芯片，经离化源离化成样品离子，样品离子随气流进入分离电极所在的分离区进行分离，分离后合格的样品离子被检测电极吸收，并由弱电流检测模块检测。

所述的微型真空气泵可采用真空隔膜泵、真空旋叶泵、真空电磁泵。

所述的气管路可采用不锈钢、铜、聚四氟、硅胶制成。

由上述技术方案可知，本发明通过气管路将微型真空气泵、冷却器、进样器、迁移管芯片、流量控制器连接成循环气路系统，样品进入循环气路时，在微型真空气泵的气流驱动下经过迁移管芯片，弱电流检测模块连接迁移管芯片并采集样品离子信号，通过输入输出系统处理生成谱图。本发明解决了高场不对称波形离子迁移谱仪用于现场多周期检测时气体和样品的消耗问题；同时简化了气路结构，不需要体积较大的气体供应系统，提高了仪器的便携性，使其用于现场检测的优势更加明显。

附图说明

图1是本发明循环气路系统的结构示意图；

图2是本发明的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1、图2所示的一种循环模式高场不对称波形离子迁移谱仪，包括循环气路系统1、弱电流检测模块2、电源电压模块3、测控系统4及输入输出系统5，循环气路系统1包括依次设置的微型真空气泵11、冷却器12、进样器13及迁移管芯片14，上述各部件通过气管路15连接成循环气路；冷却器12用于缓解由微型真空气泵带来的热量，并同时起到气流脉冲的作用。需要注意的是，循环气路中的冷却器12必须设置在微型真空气泵11的出气口与迁移管芯片14的进气口之间，其余部件在循环气路中的位置并无严格要求。

迁移管芯片14内设有离化源141、分离电极142与检测电极143，电源电压模块3与分离电极142及检测电极143相连，弱电流检测模块2与检测电极143相连，测控系统4在输入输出系统5的指令下控制并采集电源电压模块3和弱电流检测模块2的工作参数和数据，对信号进行解析并输出至输入输出系统5。

进一步的，循环气路系统中还包括流量控制器16，微型真空气泵11、冷却器12、进样器13、迁移管芯片14、流量控制器16通过气管路15连接成循环气路。流量控制器16用于控制循环气路的气流速度，以达到精确检测的目的。

进一步的，迁移管芯片14设有进气口144与出气口145，样品分子100由进气口144进入迁移管芯片14，经离化源141离化成样品离子200，样品离子200随气流进入分离电极142所在的分离区进行分离，分离后合格的样品离子200被检测电极143吸收，并由弱电流检测模块2检测，弱电流检测模块2的信号再通过输入输出系统的信号处理生成所需的谱图。

进一步的，微型真空气泵11可采用真空隔膜泵、真空旋叶泵、真空电磁泵。

进一步的，气管路15可采用不锈钢、铜、聚四氟、硅胶制成。

本发明的工作原理如下：

样品分子100在微型真空气泵11的气流驱动下进入迁移管芯片14，经过离化源141的离化作用形成样品离子200，样品离子200随气流进入分离电极142所在的分离区，分离电极142在电源电压模块3提供的不对称高压下，对样品离子200进行分离，筛选之后的样品离子在致偏电压的作用下被检测电极143吸收，并由外部的弱电流检测模块2所检测，测控系统4在输入输出系统5的指令下控制并采集电源电压模块3和弱电流检测模块2的工作参数和数据，对信号进行解析并输出至输入输出系统5。

本发明的有益效果在于：1）本发明解决了高场不对称波形离子迁移谱仪用于现场多周期检测时气体和样品的消耗问题；2）本发明简化了气路结构，不需要体积较大的气体供应系统，提高了仪器的便携性，使其用于现场检测的优势更加明显。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种循环模式高场不对称波形离子迁移谱仪，其特征在于：包括循环气路系统（1）、弱电流检测模块（2）、电源电压模块（3）、测控系统（4）及输入输出系统（5），所述的循环气路系统（1）包括依次设置的微型真空气泵（11）、冷却器（12）、进样器（13）及迁移管芯片（14），上述各部件通过气管路（15）连接成循环气路，所述的迁移管芯片（14）内设有离化源（141）、分离电极（142）与检测电极（143），所述的电源电压模块（3）与分离电极（142）及检测电极（143）相连，所述的弱电流检测模块（2）与检测电极（143）相连，所述的测控系统（4）在输入输出系统（5）的指令下控制并采集电源电压模块（3）和弱电流检测模块（2）的工作参数和数据，对信号进行解析并输出至输入输出系统（5）。

2.根据权利要求1所述的循环模式高场不对称波形离子迁移谱仪，其特征在于：所述的循环气路系统中还包括流量控制器（16），所述的微型真空气泵（11）、冷却器（12）、进样器（13）、迁移管芯片（14）、流量控制器（16）通过气管路（15）连接成循环气路。

3.根据权利要求1所述的循环模式高场不对称波形离子迁移谱仪，其特征在于：所述的迁移管芯片（14）设有进气口（144）与出气口（145），样品分子（100）由进气口（144）进入迁移管芯片（14），经离化源（141）离化成样品离子（200），样品离子（200）随气流进入分离电极（142）所在的分离区进行分离，分离后合格的样品离子（200）被检测电极（143）吸收，并由弱电流检测模块（2）检测。

4.根据权利要求1所述的循环模式高场不对称波形离子迁移谱仪，其特征在于：所述的微型真空气泵（11）可采用真空隔膜泵、真空旋叶泵、真空电磁泵。

5.根据权利要求1所述的循环模式高场不对称波形离子迁移谱仪，其特征在于：所述的气管路（15）可采用不锈钢、铜、聚四氟、硅胶制成。