CN110752140A - 用于谱仪的平面离子源 - Google Patents

Abstract

一种用于分离和分析离子的设备，包括：检测器；平面离子漂移管，所述平面离子漂移管耦接到所述检测器并且具有一定宽度；以及平面离子源。所述平面离子源在所述离子漂移管的与所述检测器相对的一端上耦接到所述离子漂移管，并且跨度大于或等于所述离子漂移管的所述宽度，以电离分析物气体并且使分析物气体离子碎裂，随后使其进入所述离子漂移管。还描述了化学检测器和化学检测方法。

Description

用于谱仪的平面离子源

联邦研究声明

本发明是在来自美国空军的政府支持下根据合同号FA8650-17-C09101进行的。政府拥有本发明的某些权利。

发明背景

1. 发明领域

本公开涉及能谱测定，并且更具体地说，涉及用于化学检测装置和方法的平面离子源和离子迁移谱仪。

2. 相关技术说明

化学检测可以通过各种检测仪器执行，例如气相层析仪、离子迁移谱仪、质谱仪和/或差分迁移谱仪。许多这些化学检测器要求化学气体样品(“样气”)在到达检测部件之前在离子源中电离。离子迁移谱仪提供优于其它检测仪器的某些优点，例如相对低的功率要求和小的大小。

常规离子迁移谱仪的一个挑战是大小减小(例如小型化)通常会降低离子迁移谱仪的电离效率。降低电离效率通常意味着在分析样气时可用于驱动到检测器中的离子更少。由于在检测器部件输出信号中存在一定程度的噪声，因此较少的离子意味着离子迁移谱仪的信噪比降低，从而不利地影响检测能力。此效应可能阻止常规离子迁移谱仪小型化到足以使装置可手持的大小，或在一些离子迁移谱仪中，使装置为便携式的，这在某些化学检测用途中可能是需要的。

通常认为此类常规方法和系统满足其预期目的。然而，本领域仍需要用于离子迁移谱仪的改进的离子源、离子迁移谱仪和在离子迁移谱仪中电离气体样品的方法。本公开提供了对于此需要的解决方案。

发明内容

一种用于分离和分析离子的设备包括：检测器；离子漂移管，所述离子漂移管耦接到所述检测器并且具有一定宽度；以及平面离子源。所述平面离子源在所述离子漂移管的与所述检测器相对的一端上耦接到所述离子漂移管，并且跨度大于或等于所述离子漂移管的所述宽度，以电离分析物气体并且使分析物气体离子碎裂，随后使其进入所述离子漂移管。

在某些实施方案中，所述平面离子源可以具有盘状主体。所述盘状主体可以相对于在所述平面离子源与所述检测器之间延伸穿过所述离子漂移管的离子漂移管轴线正交地布置。所述平面离子源可以由镍形成。放射性镍涂层可以设置在所述平面离子源的面向所述检测器的表面上。所述平面离子源的宽度可以为约1.5厘米(约0.6英寸)。所述离子漂移管的长度为约3.5厘米(约1.4英寸)。所述离子漂移管可以是单个漂移管。所述离子漂移管可以是第一离子漂移管，并且第二离子漂移管可以布置在所述第一离子漂移管与所述检测器之间。

根据某些实施方案，所述漂移管可以对环境压力开放。所述平面离子源可以具有位于中心的分析物气体口，用于在所述平面离子源的中心处将分析物气流引入到所述设备中。挡板可以布置在所述平面离子源与所述离子漂移管之间，以相对于在所述平面离子源与所述检测器之间延伸穿过所述漂移管的轴线径向向外引导分析物气体。缓冲气体口可以与所述平面离子源相对，以将缓冲气流引入到所述设备中。根据另外的实施方案，所述平面离子源可以具有位于所述平面离子源的外围上的分析物口，以在所述平面离子源的所述外围处引入分析物气流。

可以设想，根据某些实施方案，闸板可以设置在所述平面离子源与所述漂移管之间。分析物气体的电离和分析物气体离子的碎裂可以发生在限定在所述闸板与所述平面离子源之间、在所述平面离子源附近的公共腔室中，并且随后使分析物离子和碎片离子进入所述漂移管中。所述分析物气流和/或所述缓冲气流的流动可以相对于在所述检测器与所述平面离子源之间延伸的漂移单元轴线径向向外。引入到所述设备中的分析物气体在所述平面离子源附近的停留时间可以在约2毫秒与约500毫秒之间。引入到所述设备中的分析物气体在所述平面离子源附近的停留时间可以在约500毫秒与约2毫秒之间。

还预期所述设备可以包括壳体。所述壳体可以支撑所述漂移管、所述平面离子源和所述检测器。所述壳体的大小可以被设计成使得所述设备可手持，例如，大约是用户手掌的大小。所述设备可包括缓冲气体模块。所述缓冲气体模块可以与所述平面离子源流体连通，并且被配置成提供约25毫升/分钟(约0.8流体盎司/分钟)的缓冲气流。所述设备可以包括分析物气体模块。所述分析物气体模块可以与所述平面离子源流体连通，并且被配置成提供约5毫升/分钟(约0.2流体盎司/分钟)的分析物气流。所述设备可以包括电压电极。所述电压电极可以连接到离子漂移池并且被配置成在所述离子漂移池中生成约300伏/厘米的电位。

化学检测器包括具有内部的壳体。如上所述的用于分离和分析离子的设备支撑在所述壳体的所述内部内。所述壳体的大小被设计成适合于用户的手。所述平面离子源的宽度为约1.5厘米(约0.6英寸)，并且所述漂移管的长度为约3.5厘米(约1.4英寸)。引入到所述设备中的分析物气体在所述平面离子源附近的停留时间为约500毫秒。

一种化学检测方法包括：在如上所述的设备中，使分析物气体流过所述平面离子源的所述跨度。使在所述平面离子源附近的所述分析物气体电离并且碎裂。使离子化和碎裂的电离分析物气体和碎裂的分析物气体离子进入所述离子漂移管并且被驱动到所述检测器以生成指示所述分析物气体组成的信号。

从以下结合附图对优选实施方案的详细描述，本领域技术人员将更容易明白本公开的系统和方法的这些和其它特征。

附图说明

为使本公开所属领域的技术人员将容易理解如何制作和使用本公开的装置和方法而无需过多的实验，下文将参考某些附图详细描述其实施方案，其中：

图1A和1B是根据本公开构造的化学检测器的示例性实施方案的局部剖视图，其示出支撑在化学检测器的壳体内的用于分离和分析离子的设备；

图2是化学检测器的分解图，其示出远离壳体分解的布置在平面离子源与检测器之间的离子漂移管；

图3是图1的用于分离和分析离子的设备的剖视图，其示出在单个离子漂移管的相对侧的离子源和检测器；

图4是根据示例性实施方案的图2的平面离子源的透视图，其示出位于平面离子源上中心处的分析物气体口和挡板；

图5和6是图1A和1B的设备的流速等值线图，其示出根据示例性实施方案的在进入离子漂移之前在公共的电离和碎裂腔室内的总气体流速分布；

图7是图1A和1B的用于分离和分析离子的设备的剖视图，其示意性地示出串联离子漂移管的末端处的离子源和检测器；

图8是图1A和1B的设备的示意图，其示出具有连续平面离子源的用于分离和分析离子的设备；并且

图9是化学检测方法的框图，其示出根据示例性实施方案的方法的步骤。

具体实施方式

现在将参考附图，其中相同的附图标记识别本公开的类似结构特征或方面。出于解释和说明而非限制的目的，根据本公开的用于分离和分析离子的设备的示例性实施方案的局部视图示出于图1A和1B中，并且大体用附图标记100表示。根据本公开或其方面的用于分离和分析离子的设备、具有用于分离和分析离子的设备的化学检测器以及化学检测方法的其它实施方案在图2至9中提供，如将描述。本文描述的系统和方法可以用于离子迁移谱仪，例如用于手持式化学检测器的离子迁移谱仪，但一般来说，本公开不限于手持式化学检测器，也不限于离子迁移谱仪。

参考图1A和1B，示出化学检测器10。化学检测器10包括具有内部106的壳体104，用于分离和分析离子的设备100，以及检测电子器件108。化学检测器10还包括缓冲气体模块110，分析物气体模块112和电压电极114。壳体104的大小被设计为使得化学检测器102可以是手持的，即，可以装配在用户4的手2的手掌内。设备100，例如离子迁移谱仪，布置在壳体104的内部106内。在这方面，平面离子源116(图2中所示)、离子漂移管118(图2中所示)和检测器120(图2中所示)中的一个或多个由壳体104支撑。在某些实施方案中，内部106的化学检测器102与壳体104外部的环境(内部106内的压力)平衡。

参考图2，示出化学检测器102的分解图。检测电子器件108被设置成与检测器120通信，并且被配置成生成表示离子和碎片离子撞击化学检测器102的信号。电压电极114连接到离子漂移管118，用于在离子漂移管118中生成电场以将离子和碎片离子经由离子漂移管118驱动到检测器120。如本领域技术人员鉴于本公开将了解，电压电位跨越一端施加到离子漂移管和检测器，所述检测器连接到接地。分压器通过在检测器方向上向每个电极施加降低的电压来沿着离子漂移管的长度产生电压梯度，由此产生电场。在某些实施方案中，电压电极114被配置成向离子漂移管118施加约1000伏特与约3000伏特之间的电压。此范围内的电压可以提供适合于基于离子迁移率分离离子的电场。根据某些实施方案，电极114被配置成向离子漂移管118施加约300伏特。

缓冲气体模块110与设备100流体连通。在此方面，缓冲气体模块110被配置成向设备100提供朝向平面离子源116的缓冲气流12。在某些实施方案中，缓冲气流12在约10毫升/分钟与约40毫升/分钟之间。在此范围内的缓冲气体流速可以提供与分析物分子和离子的有效碰撞。其还可以确保分子和离子在电离区域附近花费足够的时间来实现电离和碎裂。

分析物气体模块112与设备100流体连通。更具体地说，分析物气体模块112被配置成向设备100提供朝向平面离子源116的分析物气流14。在某些实施方案中，分析物气流14在约2毫升/分钟与约20毫升/分钟之间。在此范围内的分析物气流可以提供与缓冲气体的有效混合。其还可以使分子和离子在电离区域之前花费足够的时间来实现电离和碎裂。如本领域技术人员鉴于本公开将了解，分析物气体与缓冲气流协作以控制分子和离子在电离区域之前的停留时间。根据某些实施方案，分析物气流14为约10毫升/分钟。

参考图3，示出设备100。设备100包括平面离子源116、离子漂移管118和检测器120。离子漂移管118耦接到检测器120并且具有宽度122。平面离子源116在离子漂移管118的与检测器120相对的平面离子源端124上耦接到离子漂移管118，并且具有等于或大于离子漂移管118的宽度122的跨度127，以电离分析物气流14的分子并且使分析物气流14的离子碎裂成分析物气体碎片离子16，随后使其进入离子漂移管118中。

离子漂移管118具有平面离子源端124和检测器端126。在检测器端126与平面离子源端124之间，离子漂移管118包括多个环形电极128。所述多个环形电极128沿着在平面离子源端124与检测器端126之间延伸的漂移管轴线130轴向彼此堆叠在一起。所述多个环形电极128与电压电极114 (图2中示出)电连通，用于在离子漂移管118内生成电场。电场的强度和极性足以沿着漂移管轴线130驱动分析物气体离子18和分析物气体碎片离子20以使其一旦进入离子漂移管118就撞击检测器120。预期离子漂移管118的轴向长度在约2厘米与约10厘米之间。与替代布置相比，在此大小范围内的轴线长度可以提供紧凑性，从而限制壳体104 (图2中示出)的大小并且促进设备100的小型化。在某些实施方案中，离子漂移管118的轴向长度为约3.5厘米(约1.4英寸)。

闸板132在平面离子源端124与检测器端126之间设置在离子漂移管118的内部134内，以使分析物气体离子18和分析物气体碎片离子20进入离子漂移管118的内部134中。闸板132与检测器电子器件108 (图1B中示出)可操作地相关联。在某些实施方案中，离子漂移管118被布置成例如通过与外部环境10互通(即，流体连通)而用于保持基本上等于外部环境10的压力，这简化了布置并且促进设备100的小型化，从而消除了对密封件和其它相关联隔离结构的需要。

检测器120沿着漂移管轴130布置在离子漂移管118的检测器端126处，并且被设置成与检测电子器件108 (图3中所示)通信以生成信号22。信号22指示撞击检测器120的分析物气体离子18和分析物气体碎片离子20。在图3所示的所图示示例性实施方案中，检测器120相对于漂移管轴线130正交。检测器120相对于漂移管轴线130正交的布置与替代布置相比提供紧凑性，并且限制壳体104 (图2中示出)的大小并且促进设备100的小型化。

平面离子源116布置在离子漂移管118的平面离子源端124处，使得离子漂移管118布置在平面离子源116与检测器120之间，平面离子源116跨越离子漂移管118的宽度122，具有与闸板132相对的放射性涂层138。如图3所示，平面离子源116相对于漂移管轴线130基本上正交地布置。相对于漂移管轴线130正交地布置平面离子源116类似地与替代布置相比提供紧凑性，并且限制壳体104 (图2中示出)的大小并且促进设备100的小型化。

参考图4，示出平面离子源116。平面离子源116包括盘状主体142和具有放射性涂层138的基部136，并且沿着漂移管轴线130与检测器120相对地布置。尽管本文描述为具有放射性涂层，但本领域技术人员将了解，也可以使用其它电离方法，例如软X射线(作为非限制性示例)。

盘状主体142具有带挡板146的分析物气体口144，其相对于漂移管轴线130正交地布置，并且限定跨度127，如图所示，所述跨度对应于盘状主体142的直径。预期跨度127在约0.5厘米与约2.5厘米之间。与替代布置相比，此大小范围内的跨度可以提供紧凑性，从而限制壳体104 (图2中示出)的大小并且促进设备100的小型化。在某些实施方案中，平面离子源116的跨度127为约1.5厘米(约0.6英寸)，申请人已确定其提供足够的表面积以与流过平面离子源116的流体流协作地生成密度足以实现合适的检测灵敏度的分析物气体离子18(图3中所示)和分析物气体碎片离子20 (图3中所示)。尽管在本文中描述为圆盘，但应理解并且了解，也可使用具有非圆形形状的平面离子源。

分析物气体口144与分析物气体模块112 (图1B中所示)流体连通，并且位于中心，用于将分析物气流14在平面离子源116的中心处引入到设备100的内部106中。挡板146布置在平面离子源116与离子漂移管118 (图3中示出)之间以相对于漂移管轴线130径向向外引导分析物气流14。预期挡板146由连接到平面离子源116并且在挡板146与平面离子源116之间延伸的支座支撑。缓冲气体口148与平面离子源116相对，以在与平面离子源116相对的方向上将缓冲气流12引入到设备100中，缓冲气体模块110为此目的与缓冲气体模块110 (图1B中示出)流体连通。在所示的示例性实施方案中，挡板146的挡板跨度大于分析物气体口144的流动区域的宽度，所述尺寸可以被选择以在挡板146与放射性涂层140之间产生重叠，使得来自分析物气流14的径向改向的电离效率超过由挡板146对平面离子源116的部分遮蔽产生的电离效率的任何降低。

参考图5和6，根据示例性实施方案示出设备100内的流体流动的流程图。申请人已经确定，通过选择合适的缓冲气体质量流速和分析物气体质量流速，分子和离子可以驻留在放射性涂层138附近足够的时间间隔以提供电离效率，这对于类似大小的谱仪原本是不可能的。申请人相信，利用选定的合适质量流速可实现的延长的停留时间允许分析物气流14中存在的相对大量分子的电离。举例来说，在某些实施方案中，可以选择在2毫秒与约500毫秒之间的分析物气体停留时间。或者，根据某些实施方案，可以选择在500毫秒与约2秒之间的分析物气体停留时间。此外，延长的停留时间为分析物气体离子提供足够的时间以分解成较小的独特分析物片段，这些碎片在进入(经由闸板132)离子漂移管118的内部106并且到达检测器120之前提供用于识别分析物气流14的额外信息。

平面离子源116与闸门132在彼此之间限定分离和碎裂腔室152，分析物气流14和缓冲气流12经由分析物气体口144和缓冲气体口148引入到所述分离和碎裂腔室中。如图5和6中的质量流速等值线所指示，在放射性涂层140附近的气体停留时间可以通过所选择的质量流速来调节，质量流量的选择导致相对高的停留时间，例如，离子迁移谱仪漂移时间的50倍以上。高停留时间又确保电离效率最大化，并且有足够的时间用于随后的离子碎裂，但停留时间不应过高以致降低分析物递送系统的瞬态特性。

分析物气流14以相对高的速度从分离和碎裂腔室152的左侧(相对于附图)经由分析物气体口144进入。缓冲气流12从分离和碎裂腔室152的右侧作为与分析物气流14相对的逆流经由分析物气体口144进入。当分析物气流14穿过平面离子源116的盘状主体142时，分析物气流14遇到挡板146，这使得分析物气流14径向向外(相对于漂移管轴线130)改向。当径向改向的分析物气流14径向向外行进并且在放射性涂层140附近时，分析物气流14与缓冲气流12混合，混合的分析物气流14和缓冲气流12的流速根据分析物气流14的质量流速与缓冲气流12的质量流速的总和而减慢。预期分析物气体的电离和分析物气体离子的碎裂可以发生于在平面离子源附近在闸板与平面离子源之间限定的公共腔室中，并且随后使分析物离子和碎片离子进入漂移管中。

如图5所示，在10毫升/分钟的总流速下，在平面离子源116附近实现约两(2)秒的停留时间，用参考字母A示出。约两(2)秒的停留时间足以使层析分析物发生器(未示出)顺序地、在时间上分开地递送分离的分析物化合物，使得相应化合物可以在后继样品到达之前被电离并且被驱入检测器中。

预期通过调整分析物气体和/或缓冲气体进入离子迁移谱仪的总流速来选择分析物气体源在离子源106附近花费的停留时间。举例来说，如图6所示，相对于图5所示的流速，将总流速增大到30毫升/分钟(约1流体盎司/分钟)导致在离子源106附近的停留时间减少，这在某些检测和分析应用中可能更合适。在图6所示的示例性流程图中，约5毫升/分钟的分析物气流14和约25毫升/分钟的缓冲气流12协同生成约15毫米/秒(约0.6英寸/秒)的流速，当聚集气流穿过挡板与出口之间的离子源106的表面时发生电离和离子碎裂。约15毫米/秒的速度可以在平面离子源116附近提供约500毫秒的停留时间，如参考字母C所示。值得注意的是，申请人已确定电离效率可以使得单个漂移管24 (图3中示出)可以用在设备100中。与串联漂移管布置相比，这种单个的漂移管可以提供紧凑性，由此限制壳体104 (图2中示出)的大小并且促进设备100的小型化。

或者，如图7所示，如本文所述的平面离子源可以用于串联离子漂移管布置226中。在此方面，示出设备200。设备200类似于设备100 (图1A中示出)，并且包括平面离子源216、检测器220、第一漂移管222和第二漂移管224。平面离子源216、第一离子漂移管222、第二离子漂移管224和检测器220各自沿着漂移管轴线230布置，第二离子漂移管224轴向布置在第一离子漂移管222与检测器220之间。如本领域技术人员鉴于本公开将了解，设备200和串联漂移管布置226可以通过添加离子碎裂体积来提供增大的电离效率，从而允许设备200用于离子迁移能谱测定之外的能谱应用。

参考图8，示出用于电离和碎裂离子的设备300。设备300类似于设备100 (图3中示出)，并且另外包括平面离子源316。平面离子源316类似于平面离子源116 (图3中示出)并且另外是连续的。在此方面，平面离子源316不包括在中心位于盘状主体342上的分析物气体口。平面离子源316改为具有位于平面离子源316的外围354处的外围分析物气体口344。如本领域技术人员鉴于本公开将了解，平面离子源316相对于平面离子源116提供更大的分析物气体行进距离，从而促进设备300的小型化。

参考图9，示出化学试剂检测方法400。方法400包括使分析物气体径向流过平面离子源，例如使分析物气流14 (如图3示出)流过平面离子源116 (图3中示出)，如方框410所示。预期分析物气体穿过平面离子源的跨度，例如跨度127，也如框410所示。分析物气流可以在中心引入，例如经由分析物气体口144 (图4中示出)。还预期分析物气流可以在外围引入，例如经由外围分析物气体口344 (图5中示出)。

当分析物气流穿过平面离子源的跨度时，分析物气体分子被电离，如方框420所示。此外，由于平面离子源可能的相对长的停留时间，至少一部分离子化分子碎裂，如方框430所示。碎裂可以是例如通过与穿过平面离子源的分析物气流的径向方向相关联的在平面离子源附近的延长的驻留时间实现。接着使分析物气体分子离子和分析物气体分子碎片离子进入漂移管，例如单个离子漂移管118 (图3中示出)或串联漂移管布置226的串联离子漂移管(图7中示出)，如方框440所示。一旦进入漂移管，就将分析物气体分子离子和分析物气体分子碎片驱动到检测器，从而产生检测器响应信号，例如信号22 (图3中示出)，其指示分析物分子的组成，如方框450所示。

离子迁移谱仪是化学材料的强大检测器，并且由于其大小较小并且功率要求低而具有优于其它技术的某些优势。然而，当离子迁移谱仪小型化时，它们通常表现出降低的检测能力。这通常是所分析的分子的电离效率和离子碎裂降低并且相应地减少了可用于化学识别的信息的结果。

在本文所述的实施方案中，公开了具有源几何形状的平面离子源，其几何形状以小型化形式提供相对高的电离效率。在某些实施方案中，平面离子源的几何形状是平面的，从而与例如圆柱形平面离子源的替代平面离子源相比提供相对高的电离效率。与其它离子源相比，本文所述的离子源可以提供大的辐射表面积。此外，可以减少分析物和/或缓冲气流以增大分析物到离子源的暴露时间，从而可能导致当分析物穿过离子源时生成相对大量的离子并且改进检测和所生成信息的限制。

还预期本文所述的平面离子源提供由此生成的离子的增大的碎裂。由于相对高的电离效率，可以提供相对大量的信息用于分析物识别。根据某些实施方案，可以按足够的数量和质量提供信息，用于检测例如化学武器中的化学试剂和材料。

如上所述并且在附图中示出的本公开的方法和系统提供具有优异性质(包括紧凑(例如，手持式)布置下的高电离效率)的平面离子源、用于分离和分析离子的设备以及化学检测方法。尽管已经参考优选实施方案示出和描述了本公开的设备和方法，但本领域技术人员将容易理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其进行改变和/或修改。

Claims (20)

1.一种用于分离和分析离子的设备，所述设备包括：

检测器；

离子漂移管，所述离子漂移管耦接到所述检测器并且具有一定宽度；以及

平面离子源，所述平面离子源在所述离子漂移管的与所述检测器相对的一端上耦接到所述离子漂移管，其中所述平面离子源的跨度等于或大于所述离子漂移管的所述宽度，以电离分析物气体并且使在所述平面离子源附近的分析物气体离子碎裂并且随后使其进入所述离子漂移管中。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述平面离子源具有盘状主体。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述平面离子源由镍形成，并且包括设置在面向所述离子漂移管的表面上的放射性镍涂层。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述平面离子源具有位于中心的分析物口，用于在所述平面离子源的中心处将分析物气流引入到所述设备中。

5.如权利要求1所述的设备，所述设备还包括布置在所述平面离子源与所述离子漂移管之间的挡板，以相对于在所述平面离子源与所述检测器之间延伸穿过所述漂移管的轴线径向向外引导分析物气体。

6.如权利要求1所述的设备，其中所述平面离子源具有位于所述平面离子源的外围上的分析物口，以在所述平面离子源的所述外围处引入分析物气流。

7.如权利要求1所述的设备，所述设备还包括与所述平面离子源相对的缓冲气体口，以将缓冲气流引入到所述设备中。

8.如权利要求1所述的设备，所述设备还包括设置在所述平面离子源与所述漂移管之间的闸板，所述闸板与所述平面离子源在彼此之间限定公共腔室，所述公共腔室用于电离分析物气体并且使在所述平面离子源附近的分析物气体离子碎裂并且随后使分析物离子和碎裂离子进入所述漂移管中。

9.如权利要求8所述的设备，其中分离腔室中的分析物气流和缓冲气流相对于在所述检测器与所述平面离子源之间延伸的漂移池轴线径向地引导。

10.如权利要求1所述的设备，其中引入到所述设备中的分析物气体在所述平面离子源附近的停留时间在约500毫秒与约2秒之间，以控制在所述离子源处的停留时间。

11.如权利要求1所述的设备，其中所述设备仅包括设置在所述检测器与所述平面离子源之间的单个离子漂移管。

12.如权利要求1所述的设备，其中所述平面离子源的宽度为约1.5厘米(0.6英寸)，并且所述漂移管的长度为约3.5厘米(约1.4英寸)。

13.如权利要求1所述的设备，其中所述离子漂移管是第一离子漂移管，并且所述设备还包括第二离子漂移管，所述第二离子漂移管布置在所述第一离子漂移管与所述检测器之间。

14.如权利要求1所述的设备，所述设备还包括壳体，所述壳体支撑所述漂移管、所述平面离子源和所述检测器中的至少一者，其中所述壳体的大小被设计成适合于用户的手的手掌。

15.如权利要求1所述的设备，所述设备还包括：

缓冲气体模块，所述缓冲气体模块与所述平面离子源流体连通，并且被配置成提供约5毫升/分钟(约1流体盎司/分钟)的缓冲气流；

分析物气体模块，所述分析物气体模块与所述平面离子源流体连通，并且被配置成提供约25毫升/分钟(约0.8流体盎司/分钟)的缓冲气流；以及

电压电极，所述电压电极连接到离子漂移池并且被配置成向所述离子漂移池施加约300伏/厘米。

16. 一种化学检测器，所述化学检测器包括：

具有内部的壳体；以及

如权利要求1所述的用于分离和分析离子的设备，所述设备布置在所述壳体的所述内部内，

其中所述平面离子源的宽度为约1.5厘米，并且所述漂移管的长度为约3.5厘米(约1.4英寸)，

其中引入到所述设备中的分析物气体在所述平面离子源附近的停留时间为约500毫秒，并且

其中所述壳体的大小被设计成适合于用户的手的手掌。

17.一种化学检测方法，所述化学检测方法包括：

在用于分离和分析离子的设备处，所述设备包括：检测器；离子漂移管，所述离子漂移管耦接到所述检测器并且具有一定宽度；以及平面离子源，所述平面离子源在所述离子漂移管的与所述检测器相对的一端上耦接到所述离子漂移管，所述平面离子源的跨度等于或大于所述离子漂移管的所述宽度，

使分析物气体流过所述平面离子源的所述跨度；

使在所述平面离子源附近的所述分析物气体电离并且破碎；

使离子化并且碎裂的分析物气体进入所述漂移管中；以及

将所述离子化并且碎裂的分析物气体驱动到所述检测器以生成指示所述分析物气体的组成的信号。

18.如权利要求17所述的化学检测方法，所述化学检测方法还包括通过选择分析物气体流动速率来选择在所述离子源处的停留时间。

19.如权利要求17所述的化学检测方法，其中停留时间在约2毫秒与约500毫秒之间。

20.如权利要求17所述的化学检测方法，其中停留时间在约500毫秒与约2秒之间。

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