CN108088891A - 一种垂直放置vuv射频灯的离子迁移谱及操作方法 - Google Patents

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李海洋
蒋丹丹
渠团帅
李京华
陈红
厉梅
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
    • G01N27/622—Ion mobility spectrometry

Abstract

本发明公开了一种垂直放置VUV射频灯的离子迁移谱，基于试剂分子辅助光电离负离子迁移谱，丙酮作试剂分子，单向气流模式下产生单一稳定的试剂离子O2 ‑(H2O)n，双向气流模式下产生单一稳定的试剂离子CO3 ‑(H2O)n，垂直放置VUV射频灯的离子迁移谱，能够有效避免使用放射性电离源，提高离子迁移谱的灵敏度，有利于离子迁移谱的产业化。

Description

一种垂直放置VUV射频灯的离子迁移谱及操作方法
技术领域
本发明基于试剂分子辅助光电离负离子迁移谱技术，设计了一种垂直放置VUV射频灯的离子迁移谱，丙酮试剂分子，单向气流模式下产生单一稳定的试剂离子O2 -(H2O)n，双向气流模式下产生单一稳定的试剂离子CO3 -(H2O)n，垂直放置VUV射频灯的离子迁移谱，能够有效避免使用放射性电离源，提高离子迁移谱的灵敏度，有利于离子迁移谱的产业化。
背景技术
离子迁移谱(Ion Mobility Spectrometry,IMS)作为一种检测爆炸物的主流技术，与质谱、色谱等传统技术相比，其具有结构简单、灵敏度高、分析速度快等特点，已被广泛地应用于爆炸物筛查、毒品稽查和VOCs的在线监测等。离子迁移谱仪主要由离子源、离子门、迁移区和检测器组成。离子源使试剂分子电离，产生的试剂离子很容易与样品分子发生离子分子反应，得到多种产物离子。离子在电场的驱使下通过周期性开启的离子门进入迁移区，与逆流的中性漂气分子不断地碰撞，由于这些离子在电场中具有不同的迁移速率，使得不同的离子得到分离，先后到达检测器。
电离源是离子迁移谱等仪器的关键技术。传统的离子迁移谱常用的电离源是放射性63Ni源，负离子模式下试剂离子为O2 -(H2O)n，放射性63Ni电离源由于其简单、稳定、无需外部供电等优点而得到科学家的青睐，但是，由于其放射性带来的安全检查及特殊的安全措施，限制了离子迁移谱的广泛应用。另外，63Ni电离源产生的离子强度不够高，导致传统的离子迁移谱信号比较弱，线性范围小，因此近年来人们在寻找非放射性的电离源，以期能够代替传统的放射性63Ni电离源。
为了得到单一稳定的纯净的O2 -(H2O)n和CO3 -(H2O)n，本发明基于试剂分子辅助光电离负离子迁移谱，设计了一种垂直放置VUV射频灯的离子迁移谱，单向气流模式下产生单一稳定的O2 -(H2O)n试剂离子，双向气流模式下产生单一稳定的CO3 -(H2O)n试剂离子，垂直放置VUV射频灯的离子迁移谱能够有效避免使用放射性电离源，提高离子迁移谱的灵敏度，有利于离子迁移谱的产业化。
发明内容
本发明设计了一种垂直放置VUV射频灯的离子迁移谱，包括带法拉第盘接收极的圆筒形离子迁移管,离子迁移管内通过离子门分为反应区和迁移区,于反应区的离子迁移管侧壁上设有VUV射频灯,VUV射频灯的出光方向与离子迁移管的轴向相垂直。
于靠近离子迁移谱迁移区的一端设有漂气入口，于靠近离子迁移谱反应区的另一端设有载气入口或出气口，于VUV射频灯与离子门之间的离子迁移谱反应区侧壁上设有出气口或载气入口。
单向气流模式下，靠近法拉第盘的离子迁移管迁移区一端设有漂气入口，于VUV射频灯与离子门之间的离子迁移谱反应区侧壁上设有载气入口，反应区内载气气流方向和迁移区漂气气流方向一致，于靠近离子迁移谱反应区的另一端设有出气口，离子迁移管内的所有气体由出气口离开离子迁移管；
双向气流模式下，靠近法拉第盘的离子迁移管迁移区一端设有漂气入口，于靠近离子迁移谱反应区的另一端设有载气入口，反应区内载气气流方向和迁移区内漂气气流方向相反，于VUV射频灯与离子门之间的离子迁移谱反应区侧壁上设有出气口，离子迁移管内的所有气体由出气口离开离子迁移管。
基于试剂分子辅助光电离负离子迁移谱，丙酮作试剂分子，单向气流模式下产生单一稳定的试剂离子O2 -(H2O)n，双向气流模式下产生单一稳定的试剂离子CO3 -(H2O)n，垂直放置VUV射频灯的离子迁移谱，能够有效避免使用放射性电离源，提高离子迁移谱的灵敏度，有利于离子迁移谱的产业化。
离子迁移谱所采用的有机试剂分子为丙酮。
离子迁移谱所使用的VUV射频灯的供电电源为射频电源。
所述的载气、漂气所用的气体均为经活性炭、硅胶、分子筛过滤过的空气。
含有有机试剂分子的载气中有机试剂分子的浓度为20-30ppm。
本发明的优点：
本发明利用试剂分子辅助光电离负离子迁移谱，设计了一种垂直放置VUV射频灯的离子迁移谱，丙酮试剂分子，单向气流模式下产生单一稳定的试剂离子O2 -(H2O)n，双向气流模式下产生单一稳定的试剂离子CO3 -(H2O)n，垂直放置VUV射频灯的离子迁移谱能够有效避免使用放射性电离源，提高离子迁移谱的灵敏度，有利于离子迁移谱的产业化。
附图说明
图1为本发明中垂直放置VUV射频灯离子迁移谱的结构示意图；
其中，1为载气入口，2为试剂分子发生装置，3为VUV射频灯电离源，4为Bradbury-Nielsen门，5为导电环，6为栅网，7为漂气入口，8为放大器，9为5000V高压，10为总出气口。
图2为单向气流模式下，丙酮试剂分子，试剂离子的离子迁移谱图；
图3为双向气流模式下，丙酮试剂分子，试剂离子的离子迁移谱图。
具体实施方式
本发明公开了一种垂直放置VUV射频灯的离子迁移谱，包括带法拉第盘接收极的圆筒形离子迁移管,离子迁移管内通过离子门分为反应区和迁移区,于反应区的离子迁移管侧壁上设有VUV射频灯,VUV射频灯的出光方向与离子迁移管的轴向相垂直。
于靠近离子迁移谱迁移区的一端设有漂气入口，于靠近离子迁移谱反应区的另一端设有载气入口或出气口，于VUV射频灯与离子门之间的离子迁移谱反应区侧壁上设有出气口或载气入口。
单向气流模式下，靠近法拉第盘的离子迁移管迁移区一端设有漂气入口，于VUV射频灯与离子门之间的离子迁移谱反应区侧壁上设有载气入口，反应区内载气气流方向和迁移区漂气气流方向一致，于靠近离子迁移谱反应区的另一端设有出气口，离子迁移管内的所有气体由出气口离开离子迁移管；
双向气流模式下，靠近法拉第盘的离子迁移管迁移区一端设有漂气入口，于靠近离子迁移谱反应区的另一端设有载气入口，反应区内载气气流方向和迁移区内漂气气流方向相反，于VUV射频灯与离子门之间的离子迁移谱反应区侧壁上设有出气口，离子迁移管内的所有气体由出气口离开离子迁移管。
基于试剂分子辅助光电离负离子迁移谱，丙酮作试剂分子，单向气流模式下产生单一稳定的试剂离子O2 -(H2O)n，双向气流模式下产生单一稳定的试剂离子CO3 -(H2O)n，垂直放置VUV射频灯的离子迁移谱，能够有效避免使用放射性电离源，提高离子迁移谱的灵敏度，有利于离子迁移谱的产业化。
离子迁移谱所采用的有机试剂分子为丙酮。
离子迁移谱所使用的VUV射频灯的供电电源为射频电源。
所述的载气、漂气所用的气体均为经活性炭、硅胶、分子筛过滤过的空气。
含有有机试剂分子的载气中有机试剂分子的浓度为20-30ppm。
如图1，该方法涉及的垂直放置VUV射频灯的离子迁移管的结构示意图，1为载气入口，2为试剂分子发生装置，3为VUV射频灯电离源，4为Bradbury-Nielsen门，5为导电环，6为栅网，7为漂气入口，8为放大器，9为5000V高压，10为总出气口。
图2为单向气流模式下，丙酮试剂分子，试剂离子的离子迁移谱图；
图3为双向气流模式下，丙酮试剂分子，试剂离子的离子迁移谱图。
实施例1
单向气流模式下，靠近法拉第盘的离子迁移管迁移区一端设有漂气入口，于VUV射频灯与离子门之间的离子迁移谱反应区侧壁上设有载气入口，反应区内载气气流方向和迁移区漂气气流方向一致，于靠近离子迁移谱反应区的另一端设有出气口，离子迁移管内的所有气体由出气口离开离子迁移管，丙酮试剂分子，光电离丙酮产生试剂离子的主要组成为O2 -(H2O)n，离子产率为85％，如图2所示。
实施例2
双向气流模式下，靠近法拉第盘的离子迁移管迁移区一端设有漂气入口，于靠近离子迁移谱反应区的另一端设有载气入口，反应区内载气气流方向和迁移区内漂气气流方向相反，于VUV射频灯与离子门之间的离子迁移谱反应区侧壁上设有出气口，离子迁移管内的所有气体由出气口离开离子迁移管，丙酮试剂分子，光电离丙酮产生试剂离子的主要组成为CO3 -(H2O)n，离子产率为82％，如图3所示。

Claims (8)

1.一种垂直放置VUV射频灯的离子迁移谱，包括带法拉第盘接收极的圆筒形离子迁移管,离子迁移管内通过离子门分为反应区和迁移区,其特征在于：
于反应区的离子迁移管侧壁上设有VUV射频灯,VUV射频灯的出光方向与离子迁移管的轴向相垂直。
2.按照权利要求1所述装置，其特征在于：
于靠近离子迁移谱迁移区的一端设有漂气入口，于靠近离子迁移谱反应区的另一端设有载气入口或出气口，于VUV射频灯与离子门之间的离子迁移谱反应区侧壁上设有出气口或载气入口。
3.一种采用权利要求1或2所述装置的操作方法，其特征在于：
单向气流模式下，靠近法拉第盘的离子迁移管迁移区一端设有漂气入口，于VUV射频灯与离子门之间的离子迁移谱反应区侧壁上设有载气入口，反应区内载气气流方向和迁移区漂气气流方向一致，于靠近离子迁移谱反应区的另一端设有出气口，离子迁移管内的所有气体由出气口离开离子迁移管；
双向气流模式下，靠近法拉第盘的离子迁移管迁移区一端设有漂气入口，于靠近离子迁移谱反应区的另一端设有载气入口，反应区内载气气流方向和迁移区内漂气气流方向相反，于VUV射频灯与离子门之间的离子迁移谱反应区侧壁上设有出气口，离子迁移管内的所有气体由出气口离开离子迁移管。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：
基于试剂分子辅助光电离负离子迁移谱，丙酮作试剂分子，单向气流模式下产生单一稳定的试剂离子O2 -(H2O)n，双向气流模式下产生单一稳定的试剂离子CO3 -(H2O)n，垂直放置VUV射频灯的离子迁移谱，能够有效避免使用放射性电离源，提高离子迁移谱的灵敏度，有利于离子迁移谱的产业化。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
离子迁移谱所采用的有机试剂分子为丙酮。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：
离子迁移谱所使用的VUV射频灯的供电电源为射频电源。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：
所述的载气、漂气用的气体均为经活性炭、硅胶、分子筛过滤过的空气。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：
含有有机试剂分子的载气气体中有机试剂分子的浓度为20-30ppm。
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