專利名稱：一種離子遷移譜的氣體膜進(jìn)樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離子遷移譜的氣體膜進(jìn)樣裝置，這種裝置能使樣品以分子和離子的形式，在濃差、壓差、電場(chǎng)的作用下透過半透膜，提高了樣品在膜進(jìn)樣裝置中的透過率和透過速度。
背景技術(shù)：
離子遷移譜(1n Mobility Spectrometry, IMS)技術(shù)20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的一種分離檢測(cè)技術(shù)，與質(zhì)譜、色譜等傳統(tǒng)技術(shù)相比，其具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、分析速度快等特點(diǎn)，適于現(xiàn)場(chǎng)使用。離子遷移譜儀主要由離子源、離子門、遷移區(qū)和檢測(cè)器組成。離子源使樣品分子、N2、02和水蒸氣電離，產(chǎn)生的離子很容易與分子發(fā)生離子分子反應(yīng)，得到多種產(chǎn)物離子。離子在電場(chǎng)的驅(qū)使下通過周期性開啟的離子門進(jìn)入遷移區(qū)，與逆流的中性漂氣分子不斷地碰撞，由于這些離子在電場(chǎng)中具有不同的遷移速率，使得不同的離子得到分離，先后到達(dá)檢測(cè)器。膜進(jìn)樣裝置為離子遷移譜提供了一種直接、連續(xù)的進(jìn)樣方式，推進(jìn)了離子遷移譜在連續(xù)在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。同時(shí)，由于半透膜的存在，可有效地防止顆粒物和水蒸氣進(jìn)入離子遷移譜，達(dá)到了部分消除干擾的效果。然而，離子遷移譜的工作條件為大氣壓，因此傳統(tǒng)的氣體膜進(jìn)樣裝置中膜兩側(cè)的氣壓基本相同，樣品僅靠濃差的作用透過半透膜，存在透過率低、透過速度慢的缺點(diǎn)。由此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種新型的氣體膜進(jìn)樣裝置，樣品能以分子和離子的形式，在濃差、壓差和電場(chǎng)的作用下透過半透膜，以提高樣品在膜進(jìn)樣裝置中的透過率和透過速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種離子遷移譜的氣體膜進(jìn)樣裝置。一種離子遷移譜的氣體膜進(jìn)樣裝置，包括電離源、中空的密閉箱體，箱體內(nèi)左右兩側(cè)分別設(shè)有平板狀金屬電極，在箱體的中部設(shè)有一半透膜，半透膜將箱體內(nèi)的空腔分隔成互不相通的左右兩個(gè)腔體，右側(cè)為膜外側(cè)腔、左側(cè)為膜內(nèi)側(cè)腔，位于膜外側(cè)腔的金屬電極為推斥極，位于膜內(nèi)側(cè)腔的金屬電極為離子中和盤。膜外側(cè)腔內(nèi)設(shè)有電離源，膜外側(cè)腔內(nèi)的側(cè)壁上設(shè)有樣品入氣口和樣品出氣口，膜內(nèi)側(cè)腔的側(cè)壁上設(shè)有抽負(fù)壓口、載氣進(jìn)口和載氣出口 ；抽負(fù)壓口通過第一三通閥與抽氣泵相連，第一三通閥另一個(gè)接口放空。氣體膜進(jìn)樣裝置的載氣出口經(jīng)第三三通閥與離子遷移譜的樣品氣入口相連；載氣進(jìn)口通過第二三通閥與載氣氣源相連，第二三通閥的另一個(gè)接口與第三三通閥一個(gè)接口相連。推斥極和離子中和盤通過導(dǎo)線接外界直流電壓。電離源為光電離源和放射性電離源；半透膜為硅橡膠膜。膜內(nèi)側(cè)腔設(shè)置形成負(fù)壓的裝置；形成負(fù)壓的裝置為抽氣泵和三通閥。
采樣前，通過三通閥和抽氣泵的作用，使得膜內(nèi)側(cè)腔形成一定負(fù)壓。采樣過程中，由于膜內(nèi)外的壓力差，促進(jìn)了樣品分子在膜內(nèi)的擴(kuò)散，提高了樣品的透過率和透過速度。膜外側(cè)腔設(shè)置電離源，膜內(nèi)側(cè)腔設(shè)置離子中和盤，膜兩側(cè)設(shè)置電場(chǎng)。膜外側(cè)腔內(nèi)的樣品分子被部分電離成離子，在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下樣品以離子的形式透過半透膜，撞擊在離子中和盤上重新轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿?，從而提高樣品的透過率。膜外側(cè)腔內(nèi)的樣品以分子和離子的形式，在濃差、壓差、電場(chǎng)的作用下透過半透膜。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):采樣前，預(yù)先在膜內(nèi)側(cè)腔形成一定負(fù)壓；采樣過程中，膜內(nèi)外側(cè)的氣壓差促進(jìn)了樣品分子在膜內(nèi)的擴(kuò)散，提高了樣品的透過率和透過速度。膜外側(cè)腔設(shè)置電離源，膜內(nèi)側(cè)腔設(shè)置離子中和盤，膜兩側(cè)設(shè)置電場(chǎng)，樣品能以離子的形式透過半透膜，提高樣品的透過率。


圖1為本發(fā)明應(yīng)用于離子遷移譜的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了提高樣品在膜進(jìn)樣裝置中的透過率和透過速度，本發(fā)明提供了一種新型的離子遷移譜的氣體膜進(jìn)樣裝置。如圖1所示，本發(fā)明應(yīng)用于離子遷移譜，其中I為膜外側(cè)腔，2為膜內(nèi)側(cè)腔，3為半透膜，4為離子中和盤,5為推斥極,6為電離源，7、8、9為第一、第二、第三三通閥，10為抽氣泵，11為離子遷移譜，12為載氣入口，13為漂氣入口，14為離子遷移譜的出氣口，15為樣品入氣口，16為樣品出氣口，17為大氣入氣口，18為抽氣泵出氣口。其中第一三通閥的共用端與抽氣泵相連，第二三通閥的共用端與載氣入口相連，第三三通閥的共用端與離子遷移譜相連。一種離子遷移譜的氣體膜進(jìn)樣裝置，包括電離源、中空的密閉箱體，箱體內(nèi)左右兩側(cè)分別設(shè)有平板狀金屬電極，在箱體的中部設(shè)有一半透膜，半透膜將箱體內(nèi)的空腔分隔成互不相通的左右兩個(gè)腔體，右側(cè)為膜外側(cè)腔、左側(cè)為膜內(nèi)側(cè)腔，位于膜外側(cè)腔的金屬電極為推斥極，位于膜內(nèi)側(cè)腔的金屬電極為離子中和盤；膜外側(cè)腔內(nèi)設(shè)有電離源，膜外側(cè)腔內(nèi)的側(cè)壁上設(shè)有樣品入氣口和樣品出氣口，膜內(nèi)側(cè)腔的側(cè)壁上設(shè)有抽負(fù)壓口、載氣進(jìn)口和載氣出口 ；抽負(fù)壓口通過第一三通閥與抽氣泵相連，第一三通閥另一個(gè)接口放空。氣體膜進(jìn)樣裝置的載氣出口經(jīng)第三三通閥與離子遷移譜的樣品氣入口相連；載氣進(jìn)口通過第二三通閥與載氣氣源相連，第二三通閥的另一個(gè)接口與第三三通閥一個(gè)接口相連。采樣前，第二、第三三通閥相連通，膜內(nèi)側(cè)腔兩端處于密封狀態(tài)；抽氣泵通過第一三通閥與膜內(nèi)側(cè)腔相連，抽氣一段時(shí)間后膜內(nèi)側(cè)腔內(nèi)形成一定負(fù)壓；切換第一三通閥使抽氣泵與大氣入氣口相連，膜內(nèi)側(cè)腔處于完全密封狀態(tài)，形成的負(fù)壓得以維持。
膜外側(cè)腔設(shè)置電離源和推斥極，膜內(nèi)側(cè)腔設(shè)置離子中和盤，推斥極和離子中和盤上加有電壓差，在膜的兩側(cè)形成一定電場(chǎng)。采樣過程中，樣品流經(jīng)膜外側(cè)腔，在濃差和壓差的作用下，一定量的樣品分子透過半透膜并存儲(chǔ)于膜內(nèi)側(cè)腔內(nèi)；同時(shí)膜外側(cè)腔內(nèi)的部分樣品在電離源的作用被電離，形成的樣品離子在電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)下透過半透膜，撞擊離子中和盤后重新轉(zhuǎn)變成分子。采樣結(jié)束后，切換第二、第三三通閥，膜內(nèi)側(cè)腔兩端處于開啟狀態(tài)；載氣流經(jīng)膜內(nèi)側(cè)腔，將樣品帶入離子遷移譜中進(jìn)行分析檢測(cè)；離子遷移管的分析過程為:樣品進(jìn)入電離區(qū)后被電離成產(chǎn)物離子，通過周期開啟的離子門進(jìn)入由均勻電場(chǎng)構(gòu)成的遷移區(qū)，由于不同離子在結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、電荷等方面存在差異，因此它們具有不同的遷移率，致使其在遷移區(qū)內(nèi)移動(dòng)的速度不同，先后達(dá)到檢測(cè)器，從而實(shí)現(xiàn)分離與檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種離子遷移譜的氣體膜進(jìn)樣裝置，其特征在于: 包括電離源、中空的密閉箱體，箱體內(nèi)左右兩側(cè)分別設(shè)有平板狀金屬電極，在箱體的中部設(shè)有一半透膜，半透膜將箱體內(nèi)的空腔分隔成互不相通的左右兩個(gè)腔體，右側(cè)為膜外側(cè)腔、左側(cè)為膜內(nèi)側(cè)腔，位于膜外側(cè)腔的金屬電極為推斥極，位于膜內(nèi)側(cè)腔的金屬電極為離子中和盤。
膜外側(cè)腔內(nèi)設(shè)有電離源，膜外側(cè)腔內(nèi)的側(cè)壁上設(shè)有樣品入氣口和樣品出氣口，膜內(nèi)側(cè)腔的側(cè)壁上設(shè)有抽負(fù)壓口、載氣進(jìn)口和載氣出口 ；抽負(fù)壓口通過第一三通閥與抽氣泵相連，第一三通閥另一個(gè)接口放空。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體膜進(jìn)樣裝置，其特征在于: 氣體膜進(jìn)樣裝置的載氣出口經(jīng)第三三通閥與離子遷移譜的樣品氣入口相連；載氣進(jìn)口通過第二三通閥與載氣氣源相連，第二三通閥的另一個(gè)接口與第三三通閥一個(gè)接口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體膜進(jìn)樣裝置，其特征在于: 推斥極和離子中和盤通過導(dǎo)線接外界直流電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體膜進(jìn)樣裝置，其特征在于: 電離源為光電離源或放射性電離源； 半透膜為硅橡膠膜。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種離子遷移譜的氣體膜進(jìn)樣裝置，包括電離源、膜外側(cè)腔、膜內(nèi)側(cè)腔、半透膜、推斥極、離子中和盤、抽氣泵和三通閥。采用的技術(shù)手段包括膜內(nèi)側(cè)腔設(shè)置形成負(fù)壓的裝置；膜外側(cè)腔設(shè)置電離源，膜兩側(cè)設(shè)置電場(chǎng)，樣品能以離子的形式透過半透膜。在濃差、壓差和電場(chǎng)的作用下，樣品以分子和離子的形式透過半透膜，提高了樣品在膜進(jìn)樣裝置中的透過率和透過速度。
文檔編號(hào)H01J49/04GK103165387SQ20111042485
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者李海洋, 周慶華, 倉懷文, 杜永齋, 陳創(chuàng), 韓豐磊 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所