CN112201559A - 一种具有聚焦特性平板型高场非对称波形离子迁移谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有聚焦特性平板型高场非对称波形离子迁移谱仪，依次包括：离子源；迁移区，包括上下间隔设置的下极板和上极板，以及与下极板相连的地电极和与上极板相连的射频电源；检测区，包括法拉第筒，和与法拉第筒连接的偏转电压源和微弱电流检测电路；上极板和下极板之间的间隔缝隙形状为半圆形状和水平通道形状交替地间隔设置，且半圆形状统一位于下极板上。本发明改进了高场非对称波形离子迁移谱仪中迁移区的结构，将圆筒型迁移区与平板型迁移区相结合，使离子迁移区在具备小气体流道间隙的同时，具有离子聚焦的功能，可提高高场非对称波形离子迁移谱仪的分辨力和灵敏度。同时解决了小气体流道间隙圆筒型迁移区加工困难的问题。
Description
技术领域
本发明涉及离子迁移谱仪领域，特别是涉及一种使迁移区兼具平板型迁移区和圆筒型迁移区优点的具有聚焦特性平板型迁移区的高场非对称波形离子迁移谱仪。
背景技术
目前，高场非对称波形离子迁移谱仪中迁移区的形态大体分为两种，一种为平板型结构，另外一种为圆筒型结构。平板型迁移区多采用MEMS工艺，PCB工艺等进行加工。平板型迁移区由于其结构特点，可将迁移区中的流道间隙加工的很小，通常为微米量级。圆筒型迁移区多采用机加工等方式进行加工。圆筒型迁移区由于需要确保两电极具有较高的同轴度以及机加工的工艺特点，所以很难加工成小间隙的迁移区。圆筒型迁移区中的流道间隙通常为毫米量级。但根据相关文献报道，圆筒型迁移区具有离子聚焦的作用，所以其也被广泛的应用。
然而，圆筒型迁移区的大间隙气体流道会使得离子损失严重，为了获得较大的离子信号强度，必须要使用很高的气体流速，导致高场非对称波形离子迁移谱仪的灵敏度以及分辨力显著下降。同时，平板型迁移区无法实现离子聚焦的功能。因此，如何使圆筒型迁移区的流道间隙尽可能减小，来提高仪器的灵敏度以及分辨力成为急需决绝的问题。
发明内容
本文发明的目的是提供一种使迁移区兼具平板型迁移区和圆筒型迁移区优点的具有聚焦特性平板型迁移区的高场非对称波形离子迁移谱仪。
具体地，本发明提供一种具有聚焦特性平板型高场非对称波形离子迁移谱仪，依次包括：
离子源，用于输入样品气；
迁移区，用于实现样品气的离子化并在电场作用下迁移，包括上下间隔设置的下极板和上极板，以及与下极板相连的地电极和与上极板相连的射频电源；
检测区，对离子种类进行识别，包括法拉第筒，和与法拉第筒连接的偏转电压源和微弱电流检测电路；
所述上极板和下极板之间的间隔缝隙形状为半圆形状和水平通道形状交替地间隔设置，且半圆形状统一位于下极板上。
在本发明的一个实施方式中，所述上极板和下极板之间的间隔距离为0～10cm。
在本发明的一个实施方式中，所述上极板和下极板中半圆形状的弧度小于或者等于180度。
在本发明的一个实施方式中，所述上极板和下极板中的半圆形状为同心圆。
在本发明的一个实施方式中，所述半圆形状和所述水平通道形状的衔接处采用下电极-绝缘材-屏蔽电极-绝缘层-间隔空隙-绝缘层-屏蔽电极-绝缘层-上电极的布置结构。
本发明改进了高场非对称波形离子迁移谱仪中迁移区的结构，将圆筒型迁移区与平板型迁移区相结合，使离子迁移区在具备小气体流道间隙的同时，具有离子聚焦的功能，可提高高场非对称波形离子迁移谱仪的分辨力和灵敏度。同时解决了小气体流道间隙圆筒型迁移区加工困难的问题。
附图说明
图1是本发明一个实施方式的离子迁移谱仪结构示意图；
图2是本发明一个实施方式的上电极和下电极的扣合状态示意图；
图3是本发明一个实施方式中半圆形状与水平通道形状的连接处结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例和附图对本方案的具体结构和实施过程进行详细说明。
如图1、2所示，在本发明的一个实施方式中，公开一种具有聚焦特性平板型高场非对称波形离子迁移谱仪，依次包括：
离子源2，用于输入样品气1；
迁移区3，用于实现样品气1的离子化并在电场作用下迁移，包括上下间隔设置的下极板5和上极板4，以及与下极板5相连的地电极6和与上极板4相连的射频电源7；下极板5与上极板4之间的间隔距离即为电子跃迁的间隙，上极板4和下极板5之间的间隔形状沿气流流动方向采用半圆形状和水平通道形状交替地间隔设置，且半圆形状统一位于下极板5上。即该电子跃迁的通道由一个半圆形状连接一段水平通道形状后再连接一个半圆形状，依次排列下去。
检测区8，对离子种类进行识别，包括法拉第筒，由法拉第偏转极9、法拉第敏感极10构成，和与法拉第偏转极9连接的偏转电压源11，与法拉第敏感极10连接的微弱电流检测电路13，偏转电压源11与地电极12连接。
上极板4和下极板5之间用一定厚度的绝缘薄膜进行隔离，这里的绝缘薄膜厚度可以是100um，200um等，绝缘薄膜不影响上下极板之间的间隔距离，最后将两极板压紧即可。可采用机加工或MEMS工艺等方式进行加工。
上极板4和下极板5之间的间隔距离在0～10cm之间。同时上极板4和下极板5中半圆形状的弧度小于或者等于180度。而且上极板4和下极板5中的半圆形状为同心圆，相差的仅是两者之间的间隔距离，迁移区3中，上极板4和下极板5上的半圆形状同心，可确保水平通道形状与半圆形状的间隔距离相同。
本发明改进了高场非对称波形离子迁移谱仪中迁移区的结构，将圆筒型迁移区与平板型迁移区相结合，使离子迁移区在具备小气体流道间隙的同时，具有离子聚焦的功能，可提高高场非对称波形离子迁移谱仪的分辨力和灵敏度。同时解决了小气体流道间隙圆筒型迁移区加工困难的问题。
如图3所示，进一步地，半圆形状和水平通道形状的衔接处采用下电极5-绝缘层15-屏蔽电极14-绝缘层15-间隔空隙-绝缘层15-屏蔽电极14-绝缘层15-上电极4的布置结构。采用该结构后可对于某类离子仅具有聚焦作用，不存在离焦效果。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (5)
1.一种具有聚焦特性平板型高场非对称波形离子迁移谱仪，依次包括：
离子源，用于输入样品气；
迁移区，用于实现样品气的离子化并在电场作用下迁移，包括上下间隔设置的下极板和上极板，以及与下极板相连的地电极和与上极板相连的射频电源；
检测区，对离子种类进行识别，包括法拉第筒，和与法拉第筒连接的偏转电压源和微弱电流检测电路；其特征在于：
所述上极板和下极板之间的间隔缝隙形状为半圆形状和水平通道形状交替地间隔设置，且半圆形状统一位于下极板上。
2.按照权利要求1所述的离子迁移谱仪，其特征在于：
所述上极板和下极板之间的间隔距离为0～10cm。
3.按照权利要求2所述的离子迁移谱仪，其特征在于：
所述上极板和下极板中半圆形状的弧度小于或者等于180度。
4.按照权利要求3所述的离子迁移谱仪，其特征在于：
所述上极板和下极板中的半圆形状为同心圆。
5.如权利要求4所述的离子迁移谱仪，其特征在于：
所述半圆形状和所述水平通道形状的衔接处采用下电极-绝缘材-屏蔽电极-绝缘层-间隔空隙-绝缘层-屏蔽电极-绝缘层-上电极的布置结构。
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