CN106716593B - 用于化学电离样品的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电离气态流体样品的电离设备。所述电离设备包括电离器，其配置于提供反应物离子；离子改性器，其配置于改性所述反应物离子，以及反应区域，其配置于接收经改性的反应物离子和样品并且将样品与经改性的反应物离子合并以便电离样品，从而用于被配置于鉴定样品中受关注物质的检测器所分析。

Description

用于化学电离样品的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于电离样品的设备和方法，所述样品例如气态流体样品，诸如气体、蒸气和气溶胶。
背景技术
电磁场对离子的影响可用于表征它们的性质。例如，在质谱中，电场可用于加速离子，并且通过磁场引起的加速离子的偏转可用于推断它们的质量与电荷比率。在离子迁移光谱测定法中，离子可逆向漂移气体流朝向检测器移动，并且离子的移动速度可用于推断它们通过漂移气体的迁移。无论是在环境大气压下，或者在受控的压力条件下，诸如真空下，两种技术可以通过分析电磁场(诸如电场和/或磁场)对离子的影响来鉴定受关注物质。
发明内容
本发明的目的是提供用于电离通过检测器分析的气态流体样品的改进的方法和设备。气态流体的实例包括气体和蒸气。
附图说明
在所附权利要求书中描述本发明的各方面和实施方式，现在将参考附图仅通过举例以描述本发明，其中：
图1A显示电离设备的一种实例；
图1B显示电离设备的另一种实例；
图2显示包括电离设备的检测器的实例；和
图3显示说明图2的设备的操作方法的流程图。
在附图中，相同的参考数字用于表示相同的要素。
具体实施方式
本发明的实施方式涉及通过与反应物离子合并，使气态流体样品电离的方法和设备。
本发明的实施方式目的是能够在电离设备中提供多种不同的反应物离子。这些反应物离子可随后用于电离气态流体样品以用于通过检测器分析。一些种类的反应物离子可与一些种类的样品相互作用，以产生不需要的干扰物离子，这可能干扰检测器对样品的分析。在一些实施方式中，反应物离子可被改性以抑制这些不需要的干扰物离子的产生。因此，比起其它可能的方法，这样可以提供更加正确的样品信息。
本发明的一种实例为电离设备(ionising apparatus)，其包括电离器(ioniser)，其配置于提供反应物离子，例如通过电离气态流体，诸如空气和/或掺杂剂。该设备还包括离子改性器(ion modifier)，其配置于在气态流体样品与经改性的反应物离子合并以电离该样品之前改性所述反应物离子。通过选择是否改性反应物离子，可改变与样品混合的反应物离子的种类。这可能使不需要的干扰物离子的产生受到抑制，或者由相同的气态流体样品得到不同的所选种类的产物离子。
不同的技术可用于电离在这样的检测器中分析的样品。紫外光可直接用于电离样品。更通常，如下间接电离样品：首先使用电晕放电(corona discharge)和电离辐射(ionising radiation)源(诸如β-粒子)在检测器内由空气产生离子，随后将这些离子与样品混合，以使得这些离子与样品分子发生离子-分子反应(ion-molecule reaction)。在这种情况下，产生的初始离子被称为反应物离子(reactant ions)，而由样品分子产生的离子称为产物离子(product ions)。还可行的是向检测器中加入蒸气(称为掺杂剂)，使得它们被初始空气离子电离，随后这些新的反应物离子经由离子-分子反应而电离样品。采用这种方式，可控制样品电离的化学过程，以优先电离待检测的化合物且不电离在样品中的一些潜在的干扰物化合物。这样便能够鉴定的采用其他途径可能难以将离子彼此区分的物质。
在一种实施方式中，在反应物离子产生区域中产生离子，配置电场将它们移动并穿过离子改性区域并随后进入反应区域(在反应区域中引入样品)。可将掺杂剂蒸气流引入反应物离子产生区域，而不含掺杂剂蒸气的气流可配置于将掺杂剂蒸气移出所述改性区域，使得相对于在所述反应物离子产生区域中掺杂剂的浓度，在所述改性区域中掺杂剂蒸气的浓度降低。所述改性区域位于进入反应物离子产生区域中的掺杂剂流和进入所述反应区域中样品流之间。在一种实施方式中，配置电场以将反应物离子和/或经改性的反应物离子移动至在反应区域中的样品内。可提供离子门以控制来自反应区域的产物离子流。
本发明的实施方式还提供用于检测受关注物质的检测设备。所述检测设备可包括上述配置于电离样品以便为检测器提供产物离子的电离设备。
所述检测器可包括离子迁移分光计(ion mobility spectrometer)和/或质谱仪。
在一种实施方式中，所述设备配置于产生反应物离子，以及在将经改性的反应物离子与样品合并而产生被检测器分析的产物离子之前，改性反应物离子。
在一种实施方式中，可以控制所述设备以将样品与反应物离子合并，从而产生第一产物离子，并基于向检测器提供这些第一产物离子来分析样品。可随后控制设备以得到反应物离子，并在将经改性的反应物离子与样品合并以产生第二产物离子之前改性该反应物离子。经改性的反应物离子可以与所述反应物离子不同，例如它们可能具有不同的组成成分，例如具有不同的质量，或具有不同的化学性质，例如具有不同的能量性质。可选择性运行离子改性器，例如可基于从第一反应物离子与样品合并得到的检测器信号来操控离子改性器以改性反应物离子。在一些实施方式中，可提供第二离子改性器，并配置于改性产物离子。
图1A显示电离设备1。所述电离设备1包括反应物离子产生区域6、离子改性器2和反应区域8。
反应物离子产生区域6可包括电离器12，和用于引入掺杂剂蒸气的第一入口14，并且可包括第一出口16。在图1A中所示的实例中，所述离子改性器2配置于将所述电离器12与反应区域8分隔。所述反应区域8包括用于向反应区域引入样品的第二入口18，并且可包括第二出口20。
如在图1A中所示的，控制器4与所述电离器12和离子改性器2以及与电场施加器10连接，该电场施加器配置于施加电场以使离子从电离器12朝离子改性器2移动。
可运行所述电离器12以施加电离能从而在反应物离子产生区域6中形成反应物离子(例如反应物离子产生区域包括用于引入掺杂剂的第一入口)，所述电离器可通过电离掺杂剂产生反应物离子，在不使用掺杂剂时，所述电离器可通过电离空气产生反应物离子。在一些实施方式中，所述电离器12包括电晕放电电离器12，电离器12还可包括电离辐射的放射性源，诸如β-粒子。
所述离子改性器2可配置于碎裂离子(fragment ions)，例如通过提高它们的有效温度，例如通过加热离子和/或通过将它们置于交流电场中，例如射频(radio frequency，RF)电场。在一些实例中，所述离子改性器2包括两个电极。在离子改性器2电极之间的区域可提供离子改性区域，由此为了将所述反应物离子从反应物离子产生区域6移动至反应区域8，所述反应物离子将穿过所述离子改性区域，在这里它们可处于交流电场中。在一种实例中，在离子从反应物离子产生区域6到反应区域8的行进方向上，两个电极可彼此间隔开。这些电极可各自为平面的，并且可各自包括多个导体，例如可以以规则图案布置，诸如格子，例如筛网。所述离子改性器2可包括加热器。
所述第二入口18可配置于将气态流体样品送入反应区域8中以便被电离。所述第二出口20可配置于使得样品相比流入离子改性区域更偏向流出反应区域8。
所述第一入口14和第一出口16可配置于提供掺杂剂流，例如气态流体并穿过反应物离子产生区域6。入口和出口可布置以引导掺杂剂流围绕电离器12，并且还可配置于相比引导掺杂剂流向离子改性器2而更偏向流出出口。
所述电场施加器10可包括电极，其配置于施用电场以将反应物离子从反应物离子产生区域6移动穿过离子改性区域并移动至所述反应区域8。
在操作中，通过所述第一入口14，可将掺杂剂(例如气态流体)引入到所述反应物离子产生区域6种。所述控制器4可随后运行所述电离器12，以施加电离能来提供反应物离子。掺杂剂可随着从第一入口14流向第一出口16的掺杂剂流而被携带离开所述反应物离子产生区域6。与在反应物离子产生区域6中掺杂剂的浓度相比，这可降低在离子改性区域中掺杂剂的浓度。所述控制器4可控制所述电场施加器10，以将反应物离子在与该掺杂的流不同的方向上移动，例如横切方向(transverse)或逆向(against)。在一种实施方式中，选择掺杂剂流以将由合并经改性的反应物离子和掺杂剂而形成的离子的数量降低至小于所选的阈值水平。以下来更详细地描述一种实现这一点的方式。
所述控制器4可随后运行所述离子改性器2以施加能量，例如提供交流电场和/或热量。这可提高在所述离子改性区域中的反应物离子的有效温度。可通过碎裂它们和/或通过分离加合物反应物离子，来改性所述反应物离子。所述控制器4可选择是否运行离子改性器2，以提供改性的或未改性的反应物离子。
经改性的或未改性的反应物离子可随后从所述离子改性区域移动至所述反应区域8中，这里面它们将与气态流体样品合并以电离样品，从而产生产物离子。
如在本发明的上下文中所认识到的，通过选择是否运行所述离子改性器2来改性反应物离子，从而可由相同种类的样品流和相同的掺杂剂供应提供不同种类的产物离子。当为了分析样品流而将产物离子提供至检测器时，这可具有特别的优势。
在一种实施方式中，电离设备(诸如参考图1A描述的)可产生其它方式可能不容易获得的反应物离子。例如，本发明的发明人已发现离子，NO2 -和NO3 -可能难以直接由掺杂剂蒸气(诸如由硝酸(HNO3))产生得到。
例如，如果电离硝酸蒸气，可能在电离过程中通过解离而形成NOx -离子，但是这可随后与HNO3分子形成加合物。在一种实施方式中，这样的加合物离子可以随后碎裂并仅释放NOx -离子，其可随后移动至反应区域8中。应注意到，可通过其它手段产生NOx -离子，诸如电晕放电，但是根据放电操作条件(电流、电压、尺寸)以及放电附近放电产物允许的聚集时间，通常产生的反应物离子是不同量的NO2 -、NO3 -、CO3 -和O3 -离子的混合物。该反应物离子的混合物将获得复杂的分析数据，例如复杂的离子迁移光谱，从而难以解读出在样品中目标化合物的存在。在本发明的上下文中，将认识到NOx此处仅用作一种实例，当然还可使用其它种类的掺杂剂。
图1B显示了第二种电离设备。在图1B中所示的设备与参考图1A描述的上述设备类似。然而，此外，图1B的设备还包括吹扫气提供器30，其配置于提供围绕所述离子改性器2的吹扫气流。该吹扫气提供器30配置于将中性物质(诸如掺杂剂和未电离的样品)移出所述离子改性器2，同时允许电场移动更多的反应物离子穿过所述离子改性器2。这能够使所述反应物离子相比于掺杂剂更优先移至改性区域中。例如该吹扫气流可局限于所述离子改性区域内，并且配置于降低掺杂剂(和样品)进入所述离子改性区域的倾向，例如，通过替代和/或携带走，例如所述吹扫气提供器30可包括入口和出口，以配置于提供穿过所述离子改性器2的吹扫气流。
图2显示了检测设备100的一种实例，其包括电离设备1(参考图1A或图1B描述的上述电离设备1)、控制器4和检测器24。如上参考图1A所述的，在图2中显示的电离设备1可包括反应物离子产生区域6、离子改性区域和反应区域8。在图2中所示的实例中，所述检测器24通过反应区域8与所述电离设备1连接。可在所述反应区域8和检测器24之间布置离子门(ion gate)，而所述第二离子改性器22可在所述离子门和检测器24之间布置。在图2中显示的电场施加器10还可配置于将产物离子从反应区域8移至所述检测器24。
在图2中显示的控制器4可采用与上图1A所描述的控制器4相同的方式与电离设备1连接。此外，在图2中所示的控制器4可与所述离子门、第二离子改性器22和检测器24连接。
如所述电离设备1的离子改性器2所示的，该第二离子改性器22可包括两个可分隔开的电极，以在它们之间提供离子改性区域。两个电极可配置为使得产物离子通过该离子改性区域以到达所述检测器24。在一种实例中，该两个电极可在离子从所述反应区域8到检测器24的行进方向上彼此间隔开。这些电极可各自为平面的，并且可各自包括多个导体，其例如可以规则图案布置，诸如格子，例如筛网。所述第二离子改性器22可包括加热器。
所述离子门可包括多个间隔开的导体，并且配置于提供电场以抑制离子从所述反应区域8向所述检测器24的移动。例如，所述离子门可包括相互交叉的导体(inter-digitated conductors)，其例如可以共平面的结构布置。在一些实施方式中，所述离子门的导体可以在离子从所述反应区域到检测器的行进方向上彼此抵消，例如离子门可包括Tyndall-Powell门。可运行所述离子门以控制产物离子从反应区域8移至检测器24的通道。可布置离子门的导体，以在导体处于不同的电位时，使得离子不能通过该门。然而，当导体处于相同的电位时，离子可在不碰撞导体的情况下通过该门。所述离子门可配置为提供Bradbury-Nielsen门。
可运行所述第二离子改性器22以改性所述产物离子，例如通过碎裂它们，例如通过提高它们的有效温度，例如通过加热它们和/或使它们处于交流电场中。
所述检测器24配置于接收产物离子，并且可进一步分析产物离子，以鉴定受关注物质，例如基于所述产物离子与电磁场(例如电场和/或磁场)的相互作用。基于对所述产物离子的分析，所述检测器24可配置于为所述控制器4提供信号。在一些实施方式中，所述检测器24包括离子迁移分光计的离子收集器，在一些实施方式中，所述检测器24包括质谱仪。还可使用其它类型的检测器。
可运行所述控制器4以控制所述电离设备来从气态流体样品得到产物离子，如上图1A所描述的。可进一步运行所述控制器4以确定是否改性反应物离子，并且在确定改性反应物离子的情况下，在其与样品合并之前，控制所述离子改性器以改性反应物离子。基于对气态流体样品的分析，基于通过检测器24提供的信号，可运行所述控制器4以确定是否改性反应物离子。
在操作中，在图2中所示的检测设备100可进行一系列循环地操作。在第一个操作循环中，所述控制器4可运行所述电离设备以由第一气态流体样品提供第一产物离子。在不运行离子改性器改性反应物离子下，可产生第一产物离子。所述控制器4可随后控制所述离子门，以使得产物离子移动至所述检测器24用于分析。所述检测器24可分析第一产物离子，并且基于其对第一产物离子的分析，为控制器4提供第一信号。例如该信号可包括用于鉴定气态流体中存在受关注物质的数据。
在第二个操作循环中，所述控制器4可运行所述电离设备以由第二气态流体样品提供第二产物离子。在与第二气态流体样品合并之前，所述第二产物离子可通过改性反应物离子而获得。所述控制器4可随后控制离子门以使得所述第二产物离子移动至检测器24用于分析。所述检测器24可分析所述第二产物离子，并且基于其对第二产物离子的分析，为所述控制器4提供第二信号。基于第一信号和第二信号，所述控制器4可随后鉴定气态流体中受关注物质的存在。在其它操作循环中，所述控制器4可确定是否运行第二离子改性器22以改性产物离子，以提供进一步的信号用于鉴定受关注物质的存在。
在一种实施方式中，所述控制器4将操控所述第一离子改性器和所述第二离子改性器22在循环之间的开关以在循环中改性或不改性反应物离子，以及在循环中改性或不改性产物离子。在一些实施方式中，所述控制器4可配置于确定是否不运行所述离子改性器，以及如果运行，运行哪一种，或者是否运行离子改性器均基于来自检测器24的信号。例如如果控制器4确定信号指示存在受关注物质，但是未提供足够的信息来明确鉴定该物质，则可运行第一和/或第二离子改性器22。
现在参考图3来描述本发明的一种方法。
如在图3中所示的，提供掺杂剂110，并电离112以提供反应物离子。至少部分掺杂剂可随后与反应物离子分离114，以便降低在离子改性区域中掺杂剂的浓度(相对于其在反应物离子产生区域中的浓度来说)。可随后进行选择116以确定是否改性反应物离子。如果是，改性反应物离子118，例如通过碎裂它们，例如通过提高它们的有效温度。经改性的反应物离子(或未改性的反应物离子，视情况)可随后与气态流体样品合并120，以电离样品，并提供产物离子。
可随后向检测器提供所述产物离子122，然后可进行选择124以确定是否使改性产物离子。如果是，则改性产物离子126，例如通过碎裂它们，例如通过提高它们的有效温度。然后经改性的或未改性的产物离子可通过检测器获得分析128,130。
在一些实施方式中，所述设备配置于将反应物离子相比于掺杂剂更优先移至改性区域中。例如，如以上描述的，可以选择通过反应物离子产生区域的掺杂剂流来抑制掺杂剂从反应物离子产生区域通向离子改性器。例如可选择通过第一入口14和第一出口16中至少一种的体积流速来实现这一点。可能的一种方式是选择第一入口14或第一出口16的横截面形状或面积，以引导掺杂剂流。在一些实例中，第一入口14和/或第一出口16配置于沿着所选的抑制掺杂剂通向离子改性器的路径引导掺杂剂流。
在一种实施方式中，选择掺杂剂流以使得通过检测器计数的由掺杂剂蒸气和经改性的反应物离子之间的反应而形成的那些离子数量小于所选的阈值水平。可基于所述检测器的分辨率和/或信噪比来选择该阈值水平。也可以基于常规实验(routineexperimentation)来选择该阈值，例如基于实验确定的与掺杂剂反应的经改性的反应物离子的可接受水平(例如，该系统可容忍一些水平的这种特定离子的形成，并且仍准确运行)。例如加合物离子可以包括所述掺杂剂与通过离子改性器改性的反应物离子之间反应而形成的离子。一种选择掺杂剂流以控制在离子改性区域中的掺杂剂量的方式可以为基于测试这样的加合物离子的存在和调节流速、流动方向以及第一入口14、第一出口16、第二入口18和第二出口20中至少一种的位置、形状和/或尺寸。这些参数可基于测试来选择以实现足够低水平的加合物离子的产生。一种实现这一点的方式是实施校准程序。该校准可包括运行所述设备在不引入掺杂剂或样品下得到第一离子迁移光谱(例如，等离子体色谱图(plasmagram))。随后可以查看该光谱，来看看是否检测到了无掺杂系统(undoped system，例如，"干净"并且无污染)预期以外的任何离子。
该检查可如下进行：
(1)找到光谱中的主峰，并且假定这峰是仅由不存在外加的掺杂剂下的干净系统中预期会存在的离子形成的峰(这样的离子的实例包括负离子模式的Ο2 -·(Η2Ο)n和正离子模式的Η+·(Η2Ο)n)。
(2)确定该峰的离子迁移常数并且就温度和压力变量对其校正，以得到约化离子迁移常数(reduced ion mobility constant)，K0。
(3)基于K0值，确定该主峰是否是由在不存在外加的掺杂剂下的干净系统中预期会存在的离子形成的，而不是来自一些形式的污染物。
(4)还可检查该峰的形状以确定与预期的离子具有类似K0值的其它种类离子的存在(例如，污染物)。
(5)检查在光谱中存在任何峰值大于所选水平(例如所选主峰的百分数)的其它峰。该阈值可基于检测器的分辨率和/或其信噪比来选择。例如，该阈值可基于最低可分辨的峰值。该阈值还可基于经过实验确定的可接受的最低水平(例如，污染物的容许水平)来选择。
可随后在所述反应物离子产生区域中提供掺杂剂，从而可在反应区域中未引入任何样品下得到第二离子迁移光谱。选择的掺杂剂浓度将使得在第一离子迁移光谱中鉴定的"无掺杂的"峰小于在第二离子迁移光谱中所选的最低水平，例如未检出的，并且仅观察得到的峰是由电离外加的掺杂剂得到的离子相关的峰。该所选的最低水平可以为基于与该外加的掺杂剂相关的峰高度值的一部分，例如该峰值的1/100。随后可基于采用这种方式在消没"无掺杂的"离子的检测时所需的外加掺杂剂的浓度，来确定额外的掺杂剂的操作浓度。该操作浓度可包括过量的额外的掺杂剂(超过提供低于所选最低水平的"无掺杂的"峰所需的量)。该过量可能是若干倍，或甚至1个或2个量级或更高。
选择该浓度后，校准可进一步包括选择在反应物离子产生区域中掺杂剂流的参数。这些参数可包括以下参数中至少之一：
(a)通过第一入口14进入反应物离子产生区域中的掺杂剂流速；
(b)通过第一出口16离开反应物离子产生区域的掺杂剂流速；
(c)所述掺杂剂的流经通道，例如第一入口和/或第一出口的排列(alignment)、形状、位置和/或定向。
选择这些初始参数后，校准可进一步包括使用所选的掺杂剂浓度和这些参数得到第三离子迁移光谱，并且运行所述离子改性器(在所述反应物离子产生区域和反应区域之间)以在所述反应区域不引入任何样品下改性反应物离子。
如果在该第三离子迁移光谱中检测到残余的未改性的反应物离子(例如，其水平大于以上讨论的所选的最低水平)，这可意味着存在于所述离子改性区域中的掺杂剂达到了一些改性的离子会与掺杂剂反应的浓度。可能是由于经改性的离子或另一种离子又重新形成初始未改性的反应物离子，这在一些实验中已经被观察到。还可存在这样的情况，其中当经改性的反应物离子与掺杂剂蒸气反应后，其将形成与初始掺杂的反应物离子不同种类的离子。因此该第三光谱可检查与其它离子相关的其它峰的存在，而不仅仅是掺杂的反应物峰的存在。
如果在离子迁移光谱中检测到不需要的离子(无论与掺杂剂有关的或另外的情况)，可改变一种或多种掺杂剂流的参数(如上所列的)，并且可获得另外的光谱，直至不需要的离子的水平达到可接受的水平(例如小于如上所讨论的所选的最低水平)。
相同的校准过程可用于选择进入所述反应区域中得样品流。例如可选择控制进入所述反应区域中的样品流的参数，这些参数可包括至少以下之一：
(a)通过第二入口18进入所述反应区域中样品的流速；
(b)通过第二出口20离开所述反应区域的流速；
(c)样品的流动路径，例如第二入口和/或第二出口的排列、形状、位置和/或定向。
应当理解的是，在本发明的上下文中，这里的校准方法可用于当所述设备的检测器包括离子迁移分光计的情况，并且还包括当所述检测器包括质谱仪的情况，例如组合的离子迁移分光计和质谱仪检测器，IMS-MS。
在一种实施方式中，为了控制离子改性可能不完全的可能性，本发明的电离设备可改为仅允许离子注射入改性区域中，例如在吹扫气内(例如在所述反应物离子产生区域中不存在掺杂剂产生的离子，但是存在掺杂剂流进入所述反应物离子产生区域中)。如果检测到不需要的离子，可假定在所述离子改性区域中存在掺杂剂。该方法的一种优势在于不会存在这样的困惑在小于100％改性效率时：所述改性器将不会运行。该方案将具有所有其自身的问题，并且在此处包括该方案仅是为了表明也可考虑其它测试方案。
该校准方法可以在不同的环境条件(特别是温度和压力)下进行重复，并且由于掺杂剂的浓度可随着环境条件而变化，为此针对每种掺杂剂也需重复该校准方法。
本发明的其它实例和变体对于在本发明的技术人员将是显而易见的，例如，图1A描述的实施方式以及图2描述的实施方式的控制器4还可配置于控制所述电离器12和离子改性器和/或离子门的运行计时，使得它们的运行同步，例如使得它们共同运行，例如使得它们的运行计时重叠，或者在相同的时间开始和/或结束。例如所述控制器4可配置于运行电离器12以施加电离能脉冲，并基于该脉冲的计时运行所述离子改性器以改性离子。例如，所述控制器4可配置于控制所述离子改性器，以在与脉冲施用于所述电离器12期间施加交流电场和/或热能，或在与脉冲施用于所述电离器12的相同的时间开始和/或结束施加交流电场和/或热能，或者在被所述电离器的运行延迟一段时间后的时间施加交流电场和/或热能。类似地，所述控制器4可配置于基于所述电离器12和/或所述离子改性器的运行计时来选择打开所述离子门的时间。
通常参考附图，可以看出采用示意性的功能框图来表明本文描述的系统和设备的功能。然而，应当理解的是，其功能不需要采用这种方式来区分，并且不应看做是在本发明的描述和以下权利要求声称的以外暗示硬件的任何特定结构。在附图中显示的一种或多种元件的功能可进一步细分，和/或可以在整个本发明的设备中进行分布。在一些实施方式中，在附图中显示的一种或多种元件的功能可集成为单一功能单元。
以上实施方式理解为是说明性示例，其它实施方式也是可以由此得到。应理解的是，关于任何一种实施方式描述的任何特征可单独使用，或者与所描述的其它特征组合，并且还可与任何其它实施方式的一种或多种特征组合使用，或任何其它实施方式的任何组合。此外，在不偏离在所附权利要求书中限定的本发明的范围下，还可采用以上未描述的等同方式和变换方式。
在一些实例中，可以采用一种或多种存储元件来储存用于运行本发明的数据和/或程序指令(program instructions)。本发明的实施方式提供有形的非暂时性的储存介质，其包括可用来编程处理器以执行本发明描述的任何一种或多种方法和/或权利要求中的任何一种或多种方法的程序指令，和/或可提供能够运行本发明描述的和/或权利要求中的设备的数据。
本文描述的活动和设备(诸如控制器)可使用固定逻辑来执行，诸如逻辑门组件或可编程的逻辑，诸如软件和/或通过处理器执行的计算机程序指令。其它种类的可编程的逻辑包括可编程的处理器、可编程的数字逻辑(例如，现场可编程的门阵列(fieldprogrammable gate array，FPGA)、可擦可编程仅读存贮器(erasable programmable readonly memory，EPROM)、电可擦可编程只读存贮器(electrically erasable programmableread only memory，EEPROM))、专用集成电路(application specific integratedcircuit)ASIC或任何其它种类的数字逻辑、软件、编码、电子指令、快速记忆、光盘、CD-ROM、DVD ROM、磁卡或光卡、其它类型的适用于储存电子指令的机器可读介质，或者它们的任意组合。

Claims (25)

1.一种用于电离气态流体样品的电离设备，所述电离设备包括：
电离器，其配置于提供反应物离子；
离子改性器，其配置于改性所述反应物离子，以及
反应区域，其配置于接收经改性的反应物离子和样品并且将样品与经改性的反应物离子合并以便电离所述样品，从而用于被配置于鉴定所述样品中受关注物质的检测器所分析。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备包括掺杂剂流提供器，其配置于提供穿过所述电离器的掺杂剂流；和电场施加器，其配置于将所述反应物离子从所述掺杂剂流移出并移至所述离子改性器。
3.一种用于检测受关注物质的检测设备，该设备包括：
根据权利要求1或2所述的电离设备，其配置于电离样品以提供产物离子；
检测器，其配置于根据分析所述电离设备产生的产物离子而检测受关注物质；以及
电场施加器，其配置于将所述产物离子移至所述检测器。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述离子改性器布置在所述电离器和所述反应区域之间。
5.根据前述权利要求1或2所述的设备，其中，所述离子改性器配置于将反应物离子处于交流电场中。
6.根据前述权利要求1或2所述的设备，其中，所述设备包括控制器，其配置于操控所述电离器产生反应物离子，以及操控所述离子改性器以便基于所述电离器的运行计时来选择所述离子改性器的运行计时。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述设备包括离子门，其配置于控制产物离子移动出所述反应区域的通道，其中，所述控制器配置于基于所述电离器和离子改性器中至少一种的运行计时来控制所述离子门的运行计时。
8.根据权利要求2所述的设备，其中，所述掺杂剂流提供器配置于在第一方向提供掺杂剂流，并且所述电场施加器配置于在不同于所述第一方向的第二方向上将所述反应物离子移至改性区域。
9.根据前述权利要求1、2或8所述的设备，其中，所述设备包括吹扫气提供器，其配置于提供穿过所述离子改性器的吹扫气流，从而使得提供给所述离子改性器的吹扫气流比至所述反应区域的大。
10.根据权利要求3所述的设备，其中，控制器配置于基于来自所述检测器的信号来操控所述离子改性器。
11.根据权利要求3所述的设备，其中，所述检测器包括离子迁移分光计和质谱仪中的一种。
12.一种电离气态流体的方法，所述方法包括：
电离掺杂剂以提供反应物离子；
改性所述反应物离子，以及
将经改性的反应物离子与样品合并以电离气态流体。
13.一种分析样品的方法，所述方法包括：
通过根据权利要求12所述的方法电离样品以提供产物离子，
施用电场以将所述产物离子移至检测器，以及
根据所述产物离子向用于检测受关注物质的检测器的移动情况分析产物离子。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述方法包括将反应物离子相比于掺杂剂优先移至改性区域中。
15.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述反应物离子的改性包括提高所述反应物离子的有效温度。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，提高所述反应物离子的有效温度包括将反应物离子处于交流电场中，以及加热所述反应物离子中的至少一种。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，通过电离能的脉冲电离所述掺杂剂，并且将交流电场定时至电离能的脉冲的时间延迟后的时间。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，提高反应物离子相对所述掺杂剂的浓度包括在第一方向上将所述掺杂剂移至所述离子改性器以及在第二方向上将所述反应物离子移至所述离子改性器，其中，所述第二方向不同于所述第一方向。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，在反应物离子产生区域中电离所述掺杂剂，并且在第一方向上移动所述掺杂剂包括提供离开反应物离子产生区域的掺杂剂流。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，在第二方向上移动所述反应物离子包括将所述反应物离子处于配置于将所述反应物离子移至改性区域的电场中。
21.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述方法包括提供吹扫气流并穿过所述离子改性器，其中，在离子改性区域中的吹扫气流比在反应区域中的大。
22.一种校准方法，所述方法包括：
提供掺杂剂流并穿过用于电离气态流体样品的电离设备的反应物离子产生区域；
电离所述掺杂剂以提供反应物离子；
运行离子改性器以改性所述反应物离子，其中，所述离子改性器布置在所述电离设备的反应物离子产生区域和反应区域之间；
确定所述离子改性器是否获得了不需要的离子；以及
在获得不需要的离子的情况下，调节所述掺杂剂流以降低不需要的离子的产生。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，调节掺杂剂流包括调节以下至少之一：
(a)进入所述反应物离子产生区域中的掺杂剂流速；
(b)离开所述反应物离子产生区域的掺杂剂流速；以及
(c)所述掺杂剂的流经通道。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，调节所述掺杂剂的流经通道的方法包括：调节第一入口和/或第一出口的排列、形状、位置和/或定向。
25.经根据权利要求22、23或24所述的方法校准后的权利要求1、2或8所述的设备。
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