JP6937462B2 - 電界非対称性イオン移動度分光計、およびそれを用いた混合物分離方法 - Google Patents
電界非対称性イオン移動度分光計、およびそれを用いた混合物分離方法 Download PDFInfo
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Description
電界非対称性イオン移動度分光計は、2種類以上の物質を含有する混合物から少なくとも1種類の物質を選択的に分離するために用いられる。分離された少なくとも1種類の物質は、電界非対称性イオン移動度分光計に含まれる検出器により検出される。
前記混合物に含有される2種類以上の物質をイオン化するためのイオン化装置、および
前記イオン化された2種類以上の物質から、前記少なくとも1種類の物質を選択するためのフィルタ、
を具備する。
ここで、
前記フィルタは、前記イオン化装置に隣接しており、
前記フィルタは、第1電極群および第2電極群を具備し、
前記フィルタは、第1電極、第2電極、第3電極、および第4電極を具備し、
前記第1電極群は、前記第1電極および前記第3電極を含み、
前記第2電極群は、前記第2電極および前記第4電極を含み、
第1〜第4電極は、前記イオン化装置から前記フィルタに向かう方向に平行な主面を有し、
前記第2電極は、前記第1電極および前記第3電極の間に位置しており、
前記第3電極は、前記第2電極および前記第4電極の間に位置しており、
前記第3電極は、前記第1電極と電気的に接続されており、
前記第4電極は、前記第2電極と電気的に接続されており、
前記第1電極および第2電極の間には、第1隙間が形成されており
前記第2電極および第3電極の間には、第2隙間が形成されており
前記第3電極および第4電極の間には、第3隙間が形成されており
前記第1電極群は、前記第2電極群から電気的に絶縁されており、かつ
前記第1電極は、その主面上に凸部を具備する。
イオン化装置301に供給される混合物は、液体または気体である。本明細書では、混合物は、3種類のガス202〜204を含有することとする。ガス202〜204は、イオン化装置301を用いてイオン化される。
次に、イオン化されたガス202〜204は、イオン化装置301に隣接して配置されたフィルタ302に供給される。
(イオン検出部)
図1に示されるように、電界非対称性イオン移動度分光計は、イオン検出部303を具備し得る。イオン検出部303は、フィルタ302に隣接して配置される。言い換えれば、フィルタ302は、イオン化装置301およびイオン検出部303の間に配置される。
図1に示されるように、電界非対称性イオン移動度分光計は、ポンプ304を具備し得る。ポンプ304により、混合物は、イオン化装置301からフィルタ302を通ってイオン検出部303に吸引される。
102 第1電極群
103 第2電極群
105 第2絶縁性基板
106a 第1電極
106b 第2電極
106c 第3電極
106d 第4電極
106e 第5電極
106f 第6電極
108a 第1隙間
108b 第2隙間
108c 第3隙間
112 第1帯状電極
114 第2帯状電極
122 第1壁面電極
124 第2壁面電極
130 電極の主面
131 電極の凸部
132 電極の平坦部
140 電界計測点
141 電界計測点
201a 第1電極
201b 第2電極
202 ガス
203 ガス
204 ガス
205 電源
301 イオン化装置
302 フィルタ
303 イオン検出部
304 ポンプ
311 電流計
900a 電極
900b 電極
902 ガス
903 ガス
Claims (33)
- 2種類以上の物質を含有する混合物から少なくとも1種類の物質を選択的に分離するための電界非対称性イオン移動度分光計であって、以下を具備する:
前記混合物に含有される2種類以上の物質をイオン化するためのイオン化装置、および
前記イオン化された2種類以上の物質から、前記少なくとも1種類の物質を選択するためのフィルタ、
ここで、
前記フィルタは、前記イオン化装置に隣接しており、
前記フィルタは、第1電極群および第2電極群を具備し、
前記フィルタは、第1電極、第2電極、第3電極、および第4電極を具備し、
前記第1電極群は、前記第1電極および前記第3電極を含み、
前記第2電極群は、前記第2電極および前記第4電極を含み、
第1〜第4電極は、前記混合物の流れ方向に平行な主面を有し、
前記第2電極は、前記第1電極および前記第3電極の間に位置しており、
前記第3電極は、前記第2電極および前記第4電極の間に位置しており、
前記第3電極は、前記第1電極と電気的に接続されており、
前記第4電極は、前記第2電極と電気的に接続されており、
前記第1電極および第2電極の間には、第1隙間が形成されており
前記第2電極および第3電極の間には、第2隙間が形成されており
前記第3電極および第4電極の間には、第3隙間が形成されており
前記第1電極群は、前記第2電極群から電気的に絶縁されており、かつ
前記第1電極は、その主面上に凸部を具備する、
電界非対称性イオン移動度分光計。
- 請求項1に記載の電界非対称性イオン移動度分光計であって、
前記フィルタは、互いに平行な第1絶縁性基板および第2絶縁性基板を具備し、
前記絶縁性第1基板および前記第2絶縁性基板の間に、前記第1〜第4電極が位置しており、かつ
前記第1〜第4電極は、前記第1絶縁性基板の厚み方向に直交する法線を有する、
電界非対称性イオン移動度分光計。 - 請求項2に記載の電界非対称性イオン移動度分光計であって、
前記第1電極群は、第1帯状電極を具備し、
前記第2電極群は、第2帯状電極を具備し、
前記第1帯状電極は、前記第2絶縁性基板の裏面に設けられ、
前記第2帯状電極は、前記第2絶縁性基板の裏面に設けられ、
前記第1帯状電極は、前記第1電極および前記第3電極に電気的に接続されており、かつ
前記第2帯状電極は、前記第2電極および前記第4電極に電気的に接続されている、
電界非対称性イオン移動度分光計。 - 請求項3に記載の電界非対称性イオン移動度分光計であって、
前記第1帯状電極および第2帯状電極は、前記第1電極の主面に対する法線に平行な方向に伸び出している、
電界非対称性イオン移動度分光計。 - 請求項1に記載の電界非対称性イオン移動度分光計であって、さらに
前記フィルタにより選択された前記少なくとも1種類の物質を検出するための検出部を具備し、
前記フィルタは、前記イオン化装置および前記検出部の間に位置している、
電界非対称性イオン移動度分光計。 - 請求項1に記載の電界非対称性イオン移動度分光計であって、
前記第1隙間、第2隙間、および第3隙間は、10μm以上35μm以下の幅を有する、
電界非対称性イオン移動度分光計。 - 請求項1に記載の電界非対称性イオン移動度分光計であって、
前記各第1電極〜第4電極は、300μm以上、10000μm以下の長さを有する、
電界非対称性イオン移動度分光計。 - 請求項1に記載の電界非対称性イオン移動度分光計であって、
前記第1電極は、複数の前記凸部を具備している、
電界非対称性イオン移動度分光計。 - 請求項1に記載の電界非対称性イオン移動度分光計であって、
前記第2電極は、凸部を具備しており、かつ
前記第1電極の凸部は、前記第2電極の凸部に向かい合っている、
電界非対称性イオン移動度分光計。 - 請求項1に記載の電界非対称性イオン移動度分光計であって、
前記第2電極は、2つの凸部を具備しており、かつ
前記第1電極の凸部は、前記第2電極の2つの凸部の間の領域に向かい合っている、
電界非対称性イオン移動度分光計。 - 請求項1に記載の電界非対称性イオン移動度分光計であって、
前記凸部の断面は、15μm以下の曲率半径を有する円弧の形状を有している、
電界非対称性イオン移動度分光計。 - 請求項11に記載の電界非対称性イオン移動度分光計であって、
前記第1隙間は、27.5μm以下の幅を有する、
電界非対称性イオン移動度分光計。 - 電界非対称性イオン移動度分光計を用いて、2種類以上の物質を含有する混合物から少なくとも1種類の物質を選択的に分離する方法であって、
以下を具備する前記電界非対称性イオン移動度分光計を用意する工程(a)、
前記混合物に含有される2種類以上の物質をイオン化するためのイオン化装置、および
前記イオン化された2種類以上の物質から、前記少なくとも1種類の物質を選択するためのフィルタ、
ここで、
前記フィルタは、前記イオン化装置に隣接しており、
前記フィルタは、第1電極群および第2電極群を具備し、
前記フィルタは、第1電極、第2電極、第3電極、および第4電極を具備し、
前記第1電極群は、前記第1電極および前記第3電極を含み、
前記第2電極群は、前記第2電極および前記第4電極を含み、
各第1〜第4電極は、前記混合物の流れ方向に平行な主面を有し、
前記第2電極は、前記第1電極および前記第3電極の間に位置しており、
前記第3電極は、前記第2電極および前記第4電極の間に位置しており、
前記第3電極は、前記第1電極と電気的に接続されており、
前記第4電極は、前記第2電極と電気的に接続されており、
前記第1電極および第2電極の間には、第1隙間が形成されており
前記第2電極および第3電極の間には、第2隙間が形成されており
前記第3電極および第4電極の間には、第3隙間が形成されており、
前記第1電極群は、前記第2電極群から電気的に絶縁されており、かつ
前記第1電極〜第4電極からなる群から選択される少なくとも1つの電極は、その主面上に凸部を具備し、
前記イオン化装置に前記2種類以上の物質を含有する混合物を供給し、前記混合物に含有される2種類以上の物質をイオン化する工程(b)、および
前記イオン化された2種類以上の物質を前記フィルタに供給し、前記少なくとも1種類の物質を前記フィルタを通して分離する工程(c)、
ここで、
前記第1電極群および第2電極群の間に非対称な交流電圧が印加され、かつ
イオン化された前記少なくとも1種類の物質は前記第1〜第3隙間を通過する一方、それ以外のイオン化された物質は、前記第1〜第4電極の主面にトラップされる、
方法。
- 請求項13に記載の方法であって、
前記フィルタは、互いに平行な第1絶縁性基板および第2絶縁性基板を具備し、
前記絶縁性第1基板および前記第2絶縁性基板の間に、前記第1〜第4電極が位置しており、かつ
前記各第1〜第4電極は、前記第1絶縁性基板の厚み方向に直交する法線を有する、
方法。 - 請求項14に記載の方法であって、
前記第1電極群は、第1帯状電極を具備し、
前記第2電極群は、第2帯状電極を具備し、
前記第1帯状電極は、前記第2絶縁性基板の裏面に設けられ、
前記第2帯状電極は、前記第2絶縁性基板の裏面に設けられ、
前記第1帯状電極は、前記第1電極および前記第3電極に電気的に接続されており、かつ
前記第2帯状電極は、前記第2電極および前記第4電極に電気的に接続されている、
方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
前記第1帯状電極および第2帯状電極は、前記第1電極の法線に平行な方向に伸び出している、
方法。 - 請求項13に記載の方法であって、さらに
前記フィルタにより選択された前記少なくとも1種類の物質を検出するための検出部を具備し、
前記フィルタは、前記イオン化装置および前記検出部の間に位置している、
方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記第1隙間、第2隙間、および第3隙間は、10μm以上35μm以下の幅を有する、
方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記各第1電極〜第4電極は、300μm以上、10000μm以下の長さを有する、
方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記第1電極は、複数の前記凸部を具備している、
方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記第2電極は、凸部を具備しており、かつ
前記第1電極の凸部は、前記第2電極の凸部に向かい合っている、
方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記第2電極は、2つの凸部を具備しており、かつ
前記第1電極の凸部は、前記第2電極の2つの凸部の間の領域に向かい合っている、
方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
前記凸部の断面は、15μm以下の曲率半径を有する円弧の形状を有している、
方法。 - 請求項23に記載の方法であって、
前記第1隙間は、27.5μm以下の幅を有する、
方法。 - 2種類以上の物質を含有する混合物から少なくとも1種類の物質を選択的に分離する電界非対称性イオン移動度分光計のために用いられるフィルタであって、以下を具備する:
第1電極、
第2電極、
第3電極、および
第4電極、ここで、
前記第1電極および前記第3電極は、第1電極群に含まれ、
前記第2電極および前記第4電極は、第2電極群に含まれ、
各第1〜第4電極は、前記混合物の流れ方向に平行な主面を有し、
前記第2電極は、前記第1電極および前記第3電極の間に位置しており、
前記第3電極は、前記第2電極および前記第4電極の間に位置しており、
前記第3電極は、前記第1電極と電気的に接続されており、
前記第4電極は、前記第2電極と電気的に接続されており、
前記第1〜第4電極の間には、隙間が形成されており、
前記第1電極群は、前記第2電極群から電気的に絶縁されており、
前記フィルタは、互いに平行な第1絶縁性基板および第2絶縁性基板を具備し、
前記絶縁性第1基板および前記第2絶縁性基板の間に、前記第1〜第4電極が位置しており、
前記第1〜第4電極の法線方向は、前記第1絶縁性基板の厚み方向に直交しており、
前記第1電極群は、第1帯状電極を具備し、
前記第2電極群は、第2帯状電極を具備し、
前記第1帯状電極は、前記第2絶縁性基板の裏面に設けられ、
前記第2帯状電極は、前記第2絶縁性基板の裏面に設けられ、
前記第1帯状電極は、前記第1電極および前記第3電極に電気的に接続されており、
前記第2帯状電極は、前記第2電極および前記第4電極に電気的に接続されており、かつ
前記第1電極〜第4電極からなる群から選択される少なくとも1つの電極は、その主面上に凸部を具備する、
フィルタ。
- 請求項25に記載のフィルタであって、
前記第1帯状電極および第2帯状電極は、前記第1電極の法線に平行な方向に伸び出している、
フィルタ。 - 請求項25に記載のフィルタであって、
前記第1隙間、第2隙間、および第3隙間は、10μm以上35μm以下の幅を有する、
フィルタ。 - 請求項25に記載のフィルタであって、
前記各第1電極〜第4電極は、300μm以上、10000μm以下の長さを有する、
フィルタ。 - 請求項25に記載のフィルタであって、
前記第1電極は、複数の前記凸部を具備している、
フィルタ。 - 請求項25に記載のフィルタであって、
前記第2電極は、凸部を具備しており、かつ
前記第1電極の凸部は、前記第2電極の凸部に向かい合っている、
フィルタ。 - 請求項25に記載のフィルタであって、
前記第2電極は、2つの凸部を具備しており、かつ
前記第1電極の凸部は、前記第2電極の2つの凸部の間の領域に向かい合っている、
フィルタ。 - 請求項25に記載のフィルタであって、
前記凸部の断面は、15μm以下の曲率半径を有する円弧の形状を有している、
フィルタ。 - 請求項32に記載のフィルタであって、
前記第1隙間は、27.5μm以下の幅を有する、
フィルタ。
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