CN115394628A - 一种电离源、检测装置及检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电离源、检测装置及检测系统，电离源包括第一电极件、第二电极件以及电介质件，其中，第一电极件适于与外接电源的第一端电性连接，第二电极件成型为具有一通孔的本体，第一电极件与第二电极件间隔设置，第二电极件适于与外接电源的第二端电性连接，电介质件，电介质件设置在第一电极件和第二电极件之间，且与第一电极件和第二电极件贴合设置，电介质件与通孔围合成一离子发生腔。该结构的电离源利用离子发生腔替代了传统电离源所采用的容器，使得其整体尺寸减小，从而获得了更高的设备结构稳定性，降低了常规电离源的容器难于运输以及容易发生损坏的问题，提高了设备的使用寿命。

Description

一种电离源、检测装置及检测系统

技术领域

本发明涉及分析检测技术领域，具体涉及一种电离源、检测装置及检测系统。

背景技术

质谱法和离子迁移谱技术分别是从20世纪初以及20世纪60年代末发展起来的检测技术，质谱法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的普适性方法，质谱仪器一般由样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器、数据处理系统等部分组成，而离子迁移谱技术以离子迁移时间的差别来进行离子的分离定性，借助类似于色谱保留时间的概念，起初被称为等离子体色谱。

在离子迁移谱仪和质谱仪中，常常用到各种电离源,例如放射源、电子轰击电离源、APCI电离源，电离源把分子电离，随后进入迁移管、四极杆以及离子阱，最后进入磁质谱等离子分析器中进行分析并得出结果。目前，介质阻挡放电这一项技术也被用到了臭氧发生器、水处理、消毒、质谱介质阻挡放电电离源中，因其具有离子化能量高、免试剂和易于小型化等优点,已被广泛应用于化学以及药物等领域的现场快速检测,展现出广阔的发展前景和巨大的应用价值。

现有技术中的介质阻挡放电电离源往往由用于电离的绝缘容器以及设置在其内部的电极以及电介质组成，在设备工作时往其中插入工作气体管道，以产生目标离子，如此结构的电离源为了容纳电极以及管道等装置，体积通常较大，而且容器为了一定的可视度通常由玻璃制成，如此一来就导致了其难以运输的问题，稍有不慎就会导致其发生损坏。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的电离源的绝缘容器由于体积较大并且通常由玻璃制成，导致难以运输的缺陷。

为此，本发明提供一种电离源，包括：

第一电极件，适于与外接电源的第一端电性连接；

第二电极件，成型为具有一通孔的本体，所述第一电极件与所述第二电极件间隔设置，所述第二电极件适于与外接电源的第二端电性连接；

电介质件，所述电介质件设置在所述第一电极件和所述第二电极件之间，且与第一电极件和所述第二电极件贴合设置，所述电介质件与所述通孔围合成一离子发生腔，所述离子发生腔适于通入工作介质；

所述电离源具有所述第一电极件和所述第二电极件在接入外接电源时的电离状态；在所述电离状态下，所述电介质件被击穿后将所述离子发生腔内的所述工作介质转换为等离子体。

可选地，上述电离源，所述第二电极件和/或电介质件具有充气孔，所述充气孔的一端适于与工作介质的介质源连通，另一端与所述离子发生腔连通。

可选地，上述电离源，所述第一电极件靠近所电介质件一侧的外表面具有绝缘结构。

可选地，上述电离源，所述绝缘结构为石英、玻璃、陶瓷、塑料以及橡胶之中的一种或多种的组合；和/或

所述电介质件为石英、玻璃、陶瓷、塑料以及橡胶之中的一种或多种的组合。

可选地，上述电离源，所述绝缘结构为陶瓷保护层，所述电介质件为陶瓷件，所述第一电极件与所述电介质件通过陶瓷烧结连接。

一种检测装置，包括上述任一项中所述的电离源。

可选地，上述检测装置，还包括迁移舱和离子接收板，所述离子接收板和第二电极件间隔设置，所述迁移舱设置在所述离子接收板和第二电极件之间；所述迁移舱具有容纳待测离子的迁移腔，所述迁移腔和所述离子发生腔连通；

其中，在所述电离状态下，所述离子发生腔侧的所述等离子体转换为待测离子后，经由迁移腔向所述离子接收板方向运动，所述离子接收板适于接收待测离子。

可选地，上述检测装置，还包括反应舱，所述反应舱设置于第二电极件与所述迁移舱之间，所述反应舱具有适于容纳待测物分子、所述等离子体以及二者发生反应后生成的待测离子的反应腔；所述反应腔与所述离子发生腔连通。

可选地，上述检测装置，还包括离子门，所述离子门设置于所述反应舱与所述迁移舱之间，所述离子门具有分隔所述反应腔与所述迁移腔的密封状态，以及连通所述反应腔与所述迁移腔的开启状态，且在所述离子门处于所述开启状态下，所述待测离子由所述反应腔通过所述迁移腔朝向所述离子接收板移动。

一种检测系统，包括外接电源、介质源，上述任一项中所述的检测装置，所述介质源与离子发生腔连通。

本发明提供的技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的电离源，包括第一电极件、第二电极件以及电介质件，其中，第一电极件适于与外接电源的第一端电性连接，第二电极件成型为具有一通孔的本体，第一电极件与第二电极件间隔设置，第二电极件适于与外接电源的第二端电性连接，电介质件，电介质件设置在第一电极件和第二电极件之间，且与第一电极件和第二电极件贴合设置，电介质件与通孔围合成一离子发生腔，离子发生腔适于通入工作介质，电离源具有第一电极件和第二电极件在接入外接电源时的电离状态，在电离状态下，电介质件被击穿后将离子发生腔内的工作介质转换为等离子体。

该结构的电离源通过在第二电极件上开设通孔，并将电介质件与第二电极件贴合设置，使得第二电极件上的通孔与电介质件围合成为离子发生腔，在实际使用当中，仅需往离子发生腔中通入工作气体，并向第一电极件以及第二电极件通入高压电流即可在离子发生腔中产生所需要的等离子体，利用离子发生腔替代了传统电离源所采用的绝缘容器，以电离源自身的组件组合成离子发生腔，来实现容器的效果，该结构的电离源整体尺寸减小，从而获得了更高的设备结构稳定性，降低了常规电离源的容器难于运输以及容易发生损坏的问题，提高了设备的使用寿命。

2.本发明提供的电离源，第一电极件和/或第二电极件和/或电介质件具有充气孔，充气孔的一端适于与工作介质的介质源连通，另一端与离子发生腔连通。通过增设一端与工作介质的介质源连通，另一端与离子发生腔连通的充气孔，来使得该结构的电离源在使用中时，可以通过直接将介质源与充气孔连通，来向离子发生腔中释放工作介质，即可起到离子发生腔中有足够的工作介质来供设备使用的效果，无需再额外向离子发生腔中插入充气管，该结构的电离源结构更加简单，组件更少，结构稳定性更高。

3.本发明提供的检测装置，还包括离子门，离子门设置于反应舱与迁移舱之间，离子门具有分隔反应腔与迁移腔的密封状态，以及连通反应腔与迁移腔的开启状态，且在离子门处于开启状态下，待测离子由反应腔通过迁移腔朝向离子接收板移动。该结构的检测装置在反应舱与迁移舱之间设置了离子门，通过控制离子门的启闭可以控制反应舱中的离子能否进入迁移舱，当离子门关闭时离子发生腔中的离子进入反应舱，并与反应舱中的待测物分子进行反应，转换成为待测离子，反应结束后待测离子充满反应舱，当离子门开启时，反应舱中的待测离子在第二电极件的的排斥下，待测离子通过离子门进入迁移舱并朝向离子接收板运动，最终落到离子接收板上，操作简单且效果良好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例中所提供的电离源的结构示意图；

图2为本发明的实施例1中所提供的电离源的局部示意图；

图3为本发明的实施例2中所提供的检测装置的剖视图；

图4为本发明的实施例3中所提供的检测系统的结构示意图；

附图标记说明：

1-第一电极件；2-第二电极件；3-电介质件；4-离子发生腔；5-迁移舱；6-离子接收板；7-反应舱；8-离子门；9-泵；10-滤芯。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供了一种电离源，如图1至图4所示，包括第一电极件1、第二电极件2以及电介质件3，其中，第一电极件1适于与外接电源的第一端电性连接，第二电极件2成型为具有一通孔的本体，第一电极件1与第二电极件2间隔设置，第二电极件2适于与外接电源的第二端电性连接，电介质件3，电介质件3设置在第一电极件1和第二电极件2之间，且与第一电极件1和第二电极件2贴合设置，电介质件3与通孔围合成一离子发生腔4，离子发生腔4适于通入工作介质，电离源具有第一电极件1和第二电极件2在接入外接电源时的电离状态，在电离状态下，电介质件3被击穿后将离子发生腔4内的工作介质转换为等离子体。

该结构的电离源通过在第二电极件2上开设通孔，并将电介质件3与第二电极件2贴合设置，使得第二电极件2上的通孔与电介质件3围合成为离子发生腔4，在实际使用当中，仅需往离子发生腔4中通入工作气体，并向第一电极件1以及第二电极件2通入高压电流即可在离子发生腔4中产生所需要的等离子体，利用离子发生腔4替代了传统电离源所采用的绝缘容器，以电离源自身的组件组合成离子发生腔4，来实现容器的效果，该结构的电离源由于其组件少、结构简单且结构整体性高，从而获得了更高的设备结构稳定性，降低了常规电离源的容器难于运输以及容易发生损坏的问题，提高了设备的使用寿命。在本实施例中，第一电极件1与第二电极件2均为电极板。

本实施例提供的电离源，如图1或图4所示，第二电极件2具有充气孔，充气孔的一端适于与工作介质的介质源连通，另一端与离子发生腔4连通。通过增设一端与工作介质的介质源连通，另一端与离子发生腔4连通的充气孔，来使得该结构的电离源在使用中时，可以通过直接将介质源与充气孔连通，来向离子发生腔4中释放工作介质，即可起到离子发生腔4中有足够的工作介质来供设备使用的效果，无需再额外向离子发生腔4中插入充气管，该结构的电离源结构更加简单，组件更少，结构稳定性更高。具体在本实施例中，充气孔是贯穿连通第二电极件2的外侧壁面与通孔的孔，该结构的电离源在向离子发生腔4内充入工作介质时会具有较高的压力，而沿第二电极件2径向方向设置的充气孔可以减少对第二电极件2本体的整体性的破坏，第二电极件2本体具有更佳的结构稳定性。当然，此方案仅仅是一种优选方案，并非是对充气孔存在形式以及存在位置的唯一限制，起只要可以起到连通介质源与离子发生腔4的效果均可。

作为本实施例的其他可实施方式，充气孔还可以开设在电介质件3上，由于离子发生腔4是由贴合第二电极件2的电介质件3与第二电极件2本体上的通孔围合而成的，所以开设在电介质件3上的充气孔依然可以直接完成将介质源与离子发生腔4连通的效果，同时，通过将充气孔开设在电介质件3上，可以将开设充气孔对结构整体性的破坏从第二电极件2上转移到电介质件3上，从而消除了了开设充气孔对第二电极件2的结构整体性的破坏，进一步提高了第二电极件2本体的稳定性以及使用寿命，但与此同时，由于电介质上开设了充气孔，此时在充气孔处的电介质厚度必然小于其余部位的厚度，这对离子发生腔4中离子发生的效率将产生一定影响，所以具体在生产以及使用当中，充气孔的开设位置需要综合进行考量。当然，充气孔还可以同时开设在电介质件3以及第二电极件2上，通过在电介质件3朝向第二电极件2的一端以及第二电极件2朝向电介质件3的一端开设相配合的通槽，两通槽围合成为充气孔，此时充气孔开设的位置对第二电极件2以及电介质件3的结构整体性影响均较小，其原理与上述两种实施方式一致，故不进行赘述。

本实施例提供的电离源，第一电极件1靠近所电介质件3一侧的外表面具有绝缘结构。绝缘结构为石英、玻璃、陶瓷、塑料以及橡胶之中的一种或多种的组合，同时，电介质件3也为石英、玻璃、陶瓷、塑料以及橡胶之中的一种或多种的组合。具体在本实施例中，绝缘结构为陶瓷保护层，电介质件3为陶瓷件，第一电极件1与电介质件3通过陶瓷烧结连接。该结构的电离源通过陶瓷烧结连接第一电极件1和电介质件3，使得二者之间的陶瓷晶粒细小、致密度高并具有较高的机械性能和较高的力学性能，从而提高了该结构的电离源的机械性能和力学性能。具体地，本实施例对第一电极件1与电介质件3的连接方式不进行限定，只要可以起到将第一电极件1与电介质件3紧密贴合的效果即可。

实施例2

本实施例提供了一种检测装置，如图1至图4所示，包括实施例1中提供的电离源、迁移舱5以及离子接收板6，离子接收板6和第二电极件2间隔设置，迁移舱5设置在离子接收板6和第二电极件2之间，迁移舱5具有容纳待测离子的迁移腔，迁移腔和离子发生腔4连通。其中，在电离状态下，离子发生腔4侧的等离子体转换为待测离子后，经由迁移腔向离子接收板6方向运动，离子接收板6适于接收待测离子。该结构的检测装置当离子发生腔4中的离子与待测物分子发生反应后通过迁移舱5的传输落到离子接收板6上，在迁移舱5中不同离子的移动速度不同，从而在离子接收板6上面产生信号的时间有所差异，根据时间的不同即可区分出不同的离子即可识别出不同的样品。

本实施例提供的检测装置，如图3或图4所示，还包括反应舱7，反应舱7设置于第二电极件2与迁移舱5之间，反应舱7具有适于容纳待测物分子、等离子体以及二者发生反应后生成的待测离子的反应腔，反应腔与离子发生腔4连通。

本实施例提供的检测装置，如图3或图4所示，还包括离子门8，离子门8设置于反应舱7与迁移舱5之间，离子门8具有分隔反应腔与迁移腔的密封状态，以及连通反应腔与迁移腔的开启状态，且在离子门8处于开启状态下，待测离子由反应腔通过迁移腔朝向离子接收板6移动。该结构的检测装置在反应舱7与迁移舱5之间设置了离子门8，通过控制离子门8的启闭可以控制反应舱7中的离子能否进入迁移舱5，当离子门8关闭时离子发生腔4中的离子进入反应舱7，并与反应舱7中的待测物分子进行反应，转换成为待测离子，反应结束后待测离子充满反应舱7，当离子门8开启时，反应舱7中的待测离子在第二电极件2的的排斥下，待测离子通过离子门8进入迁移舱5并朝向离子接收板6运动，最终落到离子接收板6上，操作简单且效果良好。

实施例3

本实施例提供了一种检测系统，如图4所示，包括外接电源、介质源以及实施例2中所提供的检测装置，介质源与离子发生腔4连通。在本实施例中，外接电源的正极与第一电极件1电性连接，外接电源的负极与第二电极件2电性连接，当外接电源通电时高压电流瞬间击穿电介质件3，从而形成介质阻挡放电，进而介质源通过充气孔将工作介质充入离子发生腔4中，工作介质在高压电流的作用下发生转换成为对应的等离子体，等离子体先进入反应舱7与待测物分子进行反应生成待测离子，紧接着打开离子门8，待测离子在第二电极件2的排斥下向离子接收板6运动，在迁移舱5中不同离子的移动速度不同，从而在离子接收板6上面产生信号的时间有所差异，根据时间的不同即可区分出不同的离子即可识别出不同的样品。在本实施例中，外接电源为交流电电源，当电介质件3被高压电流击穿后由于其自身的绝缘性质阻挡第一电极件1与第二电极件2之间继续通电，在第一电极件1与第二电极件2之间停止通电后外接电源为第一电极件1与第二电极件2提供反向电流，此时电介质件3再次被高压电流击穿，此过程的转换速率由外接电源的频率决定，作为一种优选方案，通常选用17kHZ以上频率的外接电源作为电源，该结构的检测系统可以持续地在离子发生腔4中产生等离子体，效率高。

在本实施例中，还可以在介质源的流通路线上设置泵9和滤芯10，通过泵9的动力来驱动介质源经由充气孔流向离子发生腔4，滤芯可以净化介质源中的工作介质，降低污染，以提高离子发生腔4中的工作介质纯度，进而提高所产生的等离子体的纯度。具体地，本实施例对介质源中工作介质的种类不进行限定，其需根据待测物分子的种类来具体选定，只要可以与待测物分子发生反应并生成待测离子的效果即可，例如介质源中的工作介质为空气、干燥空气、氮气、氩气及氦气中的一种或多种的组合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种电离源，其特征在于，包括：

第一电极件(1)，适于与外接电源的第一端电性连接；

第二电极件(2)，成型为具有一通孔的本体，所述第一电极件(1)与所述第二电极件(2)间隔设置，所述第二电极件(2)适于与外接电源的第二端电性连接；

电介质件(3)，所述电介质件(3)设置在所述第一电极件(1)和所述第二电极件(2)之间，且与第一电极件(1)和所述第二电极件(2)贴合设置，所述电介质件(3)与所述通孔围合成一离子发生腔(4)，所述离子发生腔(4)适于通入工作介质；

所述电离源具有所述第一电极件(1)和所述第二电极件(2)在接入外接电源时的电离状态；在所述电离状态下，所述电介质件(3)被击穿后将所述离子发生腔(4)内的所述工作介质转换为等离子体。

2.根据权利要求1所述的电离源，其特征在于，所述第二电极件(2)和/或电介质件(3)具有充气孔，所述充气孔的一端适于与工作介质的介质源连通，另一端与所述离子发生腔(4)连通。

3.根据权利要求1所述的电离源，其特征在于，所述第一电极件(1)靠近所电介质件(3)一侧的外表面具有绝缘结构。

4.根据权利要求3所述的电离源，其特征在于，所述绝缘结构为石英、玻璃、陶瓷、塑料以及橡胶之中的一种或多种的组合；和/或

所述电介质件(3)为石英、玻璃、陶瓷、塑料以及橡胶之中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求3或4所述的电离源，其特征在于，所述绝缘结构为陶瓷保护层，所述电介质件(3)为陶瓷件，所述第一电极件(1)与所述电介质件(3)通过陶瓷烧结连接。

6.一种检测装置，其特征在于，包括权利要求1-5任一项中所述的电离源。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，还包括迁移舱(5)和离子接收板(6)，所述离子接收板(6)和第二电极件(2)间隔设置，所述迁移舱(5)设置在所述离子接收板(6)和第二电极件(2)之间；所述迁移舱(5)具有容纳待测离子的迁移腔，所述迁移腔和所述离子发生腔(4)连通；

其中，在所述电离状态下，所述离子发生腔(4)侧的所述等离子体转换为待测离子后，经由迁移腔向所述离子接收板(6)方向运动，所述离子接收板(6)适于接收待测离子。

8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，还包括反应舱(7)，所述反应舱(7)设置于第二电极件(2)与所述迁移舱(5)之间，所述反应舱(7)具有适于容纳待测物分子、所述等离子体以及二者发生反应后生成的待测离子的反应腔；所述反应腔与所述离子发生腔(4)连通。

9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，还包括离子门(8)，所述离子门(8)设置于所述反应舱(7)与所述迁移舱(5)之间，所述离子门(8)具有分隔所述反应腔与所述迁移腔的密封状态，以及连通所述反应腔与所述迁移腔的开启状态，且在所述离子门(8)处于所述开启状态下，所述待测离子由所述反应腔通过所述迁移腔朝向所述离子接收板(6)移动。

10.一种检测系统，包括外接电源、介质源，以及权利要求7-9任一项中所述的检测装置，所述介质源与离子发生腔(4)连通。

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