CN203950782U - 一种带载气和迁移气的脉冲离子阱迁移管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带载气和迁移气的脉冲离子阱迁移管，包括一端设置为开口式，另一端设置为闭合式的绝缘管，还包括绝缘管内腔中沿开口端至闭合端，依次设置的隔膜、离化源、单栅离子门、迁移环、屏蔽栅和法拉第盘；所述隔膜与离化源之间的绝缘管的侧壁上设置有载气入口；所述离化源与单栅离子门之间的绝缘管的侧壁上设置有尾气出口；所述屏蔽栅与法拉第盘之间的绝缘管的侧壁上设置有迁移气入口。本实用新型通过在离子阱施加不同属性的激发电场，即能实现正负离子的协同检测，采用载气和迁移气独立供气的方式，克服了因样品分子浓度过高引起的特征离子峰飘移现象，同时解决了传统迁移管产物离子损失率高、图谱稳定性差和分析时间长等技术问题。

Description

一种带载气和迁移气的脉冲离子阱迁移管

技术领域

本实用新型涉及一种离子迁移管，尤其涉及一种带载气和迁移气的脉冲离子阱迁移管。

背景技术

离子迁移谱仪是一种高效、灵敏的痕量检测设备，可用于毒品，爆炸品的快速检测。其中迁移管是离子迁移谱仪核心组成部件，传统的迁移管有两种，一是单气路离子阱迁移管(参阅美国专利5200614)，产物离子的形成和存储都在离子阱内完成，具备产物离子形成效率高、损失率低，可快速切换检测模式等优点，但检测样品分子浓度较高时，受离子阱离化能力的限制，大量未被离化的样品分子随载气进入迁移区，造成特征离子峰飘移，影响测量精准度；二是带载气和迁移气的双栅离子门迁移管(参阅美国专利5109157)，迁移管采用前端供载气，末端供迁移气的独立供气方式，纯净稳定的迁移气流过迁移区，杂质分子和混合尾气从中间的尾气出口排出，以此来获得稳定的离子图谱，较高的测量精准度和洁净的迁移区，但这种迁移管的样品离子损失率高、检测模式切换时间长，因此不能较好满足现今的应用需求；为解决两种传统迁移管技术的不足，本实用新型提供一种带载气和迁移气的脉冲离子阱迁移管。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带载气和迁移气的脉冲离子阱迁移管，以同时解决上述传统离子迁移管存在的检测精准度低、样品离子损失率高和不能快速切换检测模式的技术问题。

本实用新型所设计的技术方案如下：

一种带载气和迁移气的脉冲离子阱迁移管，其中，包括一端设置为开口式，另一端设置为闭合式的绝缘管，还包括绝缘管内腔中沿开口端至闭合端，依次设置的隔膜、离化源、单栅离子门、迁移环、屏蔽栅和法拉第盘，所述隔膜设置在绝缘管的开口端的内侧边缘；所述法拉第盘固定嵌入绝缘管的闭合端的管壁上；所述隔膜与离化源之间的绝缘管的侧壁上设置有载气入口；所述离化源与单栅离子门之间的绝缘管的侧壁上设置有尾气出口；所述屏蔽栅与法拉第盘之间的绝缘管的侧壁上设置有迁移气入口。

所述的带载气和迁移气的脉冲离子阱迁移管，其中，所述离化源设置为杯状离化桶，并与单栅离子门围合成离子阱。

所述的带载气和迁移气的脉冲离子阱迁移管，其中，所述迁移环至少均匀设置为五个，并与单栅离子门和屏蔽栅组成迁移区。

所述的带载气和迁移气的脉冲离子阱迁移管，其中，所述载气入口与迁移气入口分别设有流量控制阀。

本实用新型通过在离子阱施加不同属性的激发电场，即能实现正负离子的协同检测，采用载气和迁移气独立供气的方式，克服了因样品分子浓度过高引起的特征离子峰飘移现象，简化了系统结构并提高了系统灵敏度，同时也解决了传统迁移管产物离子损失率高、图谱稳定性差、分析时间长和响应恢复特性慢等技术问题。

附图说明

图1是本实用新型中迁移管的截面示意图。

图2是本实用新型中迁移管的协同检测电压示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型提供的一种带载气和迁移气的脉冲离子阱迁移管包括：绝缘管1、隔膜2、离化源3、单栅离子门4、迁移环5、屏蔽栅6和法拉第盘7。

绝缘管1构成本实用新型中迁移管的外壁,绝缘管1的一端设置为开口式，另一端设置为闭合式。在绝缘管1的内腔中，从开口端至闭合端方向，依次设置有隔膜2、离化源3、单栅离子门4、迁移环5、屏蔽栅6和法拉第盘7，其中隔膜2设置在绝缘管1的开口端的内侧边缘，待检测的样品分子经隔膜2扩散进入迁移管；法拉第盘7固定嵌入绝缘管1的闭合端的管壁上。在隔膜2与离化源3之间的绝缘管1的侧壁上设置有载气入口8；离化源3与单栅离子门4之间的绝缘管1的侧壁上设置有尾气出口9；屏蔽栅6与法拉第盘7之间的绝缘管1的侧壁上设置有迁移气入口10。

在本实用新型中，离化源3设置为杯状离化桶结构，并与单栅离子门4围合成离子阱(图中未示出)；迁移环5的数量均匀设置有5个，与单栅离子门4和屏蔽栅6构成迁移区(图中未示出)。

在本实用新型中，当高浓度的样品分子经隔膜2扩散进入迁移管，并随载气一起到达离子阱内，由于受离子阱单位时间离化能力的限制，未被离化的样品分子会随载气流进迁移区，影响迁移区洁净的环境，杂质分子与被测样品特征离子络合导致特征离子迁移率发生改变；同时杂质分子充满迁移区内，短时间内难以清除，降低了仪器的快速恢复响应特性和离子图谱的稳定性，为克服这一缺点，本方案从迁移管末端引入迁移气，洁净稳定的迁移气流经屏蔽栅6和均匀分布的迁移环5到达离子阱，及时将阱内未被离化的分子和载气一同从尾气出口9排出，从而保证迁移区的清洁干净；另外样品离子受离子阱电场的约束作用，稳定地存储在离子阱内，不会随载气和迁移气排出，确保产物离子的高浓度存储；同时，产物离子的带电属性是由离子阱的电位属性决定的，因此想改变产物离子的带电属性，实现检测模式的快速切换，只需改变离子阱的电位属性即可。

本实用新型中，载气入口8和迁移气入口10处还分别设置有流量控制阀，以控制载气与迁移气的流量比例；为保证迁移区内干燥、清洁的环境，生成稳定的离子迁移率谱，本实用新型中载气与迁移气的流量比范围设置为：0.25—0.5。

如图2所示，图中11为正离子检测的一个周期的工作电压，12为负离子检测的一个周期的工作电压,两组工作电压相互交替切换实现正负离子的协同检测，有效克服传统双栅离子门迁移管因离子带电属性改变慢，只能分步进行正负离子协同检测的缺点，从而避免漏检情况的发生。

每个周期的工作电压11、12由两个电压部分构成，一是脉冲电压+V₀+V₁或-V₀-V₁，二是电压+V₀或-V₀。离子阱的离化源3施加工作电压11、12，单栅离子门4施加稳定的电平电压+V₀或-V₀，此时离化源与单栅离子门间存在脉冲电压差+V₁或-V₁，离子阱内靠近单栅离子门4的产物离子受激发电场的作用，相应带电属性的离子被注入迁移区；当离化源3与单栅离子门4施加的电压相同时，离子阱内部为匀强电场，与离子阱电位属性相同的产物离子在高能粒子β电子活化作用下处于高浓度平衡状态，为下一周期的离子激发注入迁移区做准备。

本实用新型通过在离子阱施加不同属性的激发电场，即能实现正负离子的协同检测，采用载气和迁移气独立供气的方式，克服了因样品分子浓度过高引起的特征离子峰飘移现象，简化了系统结构并提高了系统灵敏度，同时也解决了传统迁移管产物离子损失率高、图谱稳定性差、分析时间长和响应恢复特性慢等技术问题。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，例如，对本实用新型中的各部分的连接方式的替换等，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种带载气和迁移气的脉冲离子阱迁移管，其特征在于，包括一端设置为开口式，另一端设置为闭合式的绝缘管，还包括绝缘管内腔中沿开口端至闭合端，依次设置的隔膜、离化源、单栅离子门、迁移环、屏蔽栅和法拉第盘，所述隔膜设置在绝缘管的开口端的内侧边缘；所述法拉第盘固定嵌入绝缘管的闭合端的管壁上；所述隔膜与离化源之间的绝缘管的侧壁上设置有载气入口；所述离化源与单栅离子门之间的绝缘管的侧壁上设置有尾气出口；所述屏蔽栅与法拉第盘之间的绝缘管的侧壁上设置有迁移气入口。

2.根据权利要求1所述的一种带载气和迁移气的脉冲离子阱迁移管，其特征在于，所述离化源设置为杯状离化桶，并与单栅离子门围合成离子阱。

3.根据权利要求1所述的一种带载气和迁移气的脉冲离子阱迁移管，其特征在于，所述迁移环至少均匀设置为五个，并与单栅离子门和屏蔽栅组成迁移区。

4.根据权利要求1所述的带载气和迁移气的脉冲离子阱迁移管，其特征在于，所述载气入口与迁移气入口分别设有流量控制阀。