專(zhuān)利名稱(chēng)：一種離子遷移譜設(shè)備中紫外燈的裝配方法以及離子遷移譜設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離子遷移譜技術(shù)，具體涉及一種用于無(wú)源離子管的水平頂裝紫外燈裝配方法以及采用這種裝配方法的離子遷移譜設(shè)備。
背景技術(shù)：
離子遷移譜(IMS)是基于氣相中不同的氣相離子在電場(chǎng)中遷移速度的差異來(lái)對(duì)化學(xué)離子物質(zhì)進(jìn)行表征的一項(xiàng)分析技術(shù)。其原理簡(jiǎn)單，可以為用戶(hù)提供快捷便利的分析手段，其儀器可制成便攜式并具有可靠性高、成本低廉的優(yōu)勢(shì)。用傳統(tǒng)的IMS技術(shù)進(jìn)行分析測(cè)量時(shí)，是將一束離子引入一個(gè)電壓梯度場(chǎng)即電場(chǎng)中，離子群在環(huán)境氣壓下通過(guò)電場(chǎng)中的氣體時(shí)獲得一個(gè)恒定的速度，稱(chēng)之為遷移速率。不同的樣品分子具有不同的遷移速率，通過(guò)計(jì)算離子群從離子?xùn)砰T(mén)遷移到收集級(jí)這段距離所需要的遷移時(shí)間，就可以區(qū)分不同的離子?？墒褂霉饽芰吭?0. 6eV的紫外線光致電離燈，對(duì)采樣物進(jìn)行電離的方法，替代現(xiàn)有產(chǎn)品中使用的具有放射性的同位素Ni63，以用于離子遷移爆炸物譜痕量檢測(cè)。光致電離燈(PID lamp)，是一種常見(jiàn)的單光子發(fā)射源。其前端為氟化鎂材料，燈內(nèi)抽成真空，然后充以不同的惰性氣體，通過(guò)射頻或直流高壓激發(fā)，可以得到發(fā)光能量在 8eV-12eV(約150nm_110nm)的紫外光線(大部分有機(jī)物的電離能在12eV以?xún)?nèi))。電離能低于該能量的原子即可以被該紫外光線電離。換言之，當(dāng)光子的能量hv等于或大于原子電離能Ee時(shí)，就產(chǎn)生光致電離。滿(mǎn)足條件hv = Ee的頻率稱(chēng)為閾頻率ve，由電離條件可以算出各種原子和分子的閾頻率和相應(yīng)的閾波長(zhǎng)Xe。比如銫原子的電尚能最低(約3. 9eV), 其閾波長(zhǎng)為318. 4nm。光致電離燈與激光電離是一種常用在空氣環(huán)境中的電離的方式。激光還能作為一種在電離前蒸發(fā)固體樣品的方式。光致電離燈通過(guò)激發(fā)填充氣體釋放光子，目前市售的光致電離燈的能量有8. 4、9. 5、10. 6、11. 8。正離子的產(chǎn)生見(jiàn)公式1，其中h u為光子的能量， M為某中性分子。h u +M — M++e_ (I)通常有機(jī)物的電離能量在7-lOeV之間，M+離子通常為芳香烴類(lèi)物質(zhì)?？諝庵须x子的準(zhǔn)確形成方式極為復(fù)雜，比如說(shuō)酮類(lèi)物質(zhì)在真空紫外電離時(shí)產(chǎn)生的是MH+離子，而非M+ 離子。這是由于空氣中的某種介質(zhì)參與了反應(yīng)。在光電離反應(yīng)中并不能直接產(chǎn)生負(fù)離子， 而是通過(guò)與公式中的多余電子產(chǎn)生反應(yīng)而形成的。使用光致電離燈最大的好處在于通過(guò)選擇不同能量的燈達(dá)到選擇性電離的效果。由于紫外光致電離燈的使用壽命約為3000小時(shí)，在日常使用中不能采取常亮的工作模式，同時(shí)因?yàn)橹绷鞲邏候?qū)動(dòng)的紫外光致電離燈點(diǎn)亮?xí)r間較長(zhǎng)，約需時(shí)2秒，點(diǎn)亮?xí)r間過(guò)長(zhǎng)將影響單次分析時(shí)間并在很大程度上降低系統(tǒng)靈敏度。因此在選型時(shí)特別選取了射頻驅(qū)動(dòng)的紫外光致電離燈。該種燈的點(diǎn)亮?xí)r間僅需100ms，這樣不影響整體檢測(cè)效果。如圖I所示，現(xiàn)有的采用紫外燈作為電離源的離子遷移譜設(shè)備，均采用垂直安裝的方式將紫外燈10與離子管成90度角，垂直安置于離子管電離區(qū)。由于紫外燈10采用垂直頂裝，進(jìn)樣裝置20安裝于水平前端。采用該方法的最大缺陷在于，在電離區(qū)必須留出紫外燈的出光端面的安置位置， 而電離區(qū)是一個(gè)封閉的電場(chǎng)，該封閉電場(chǎng)一旦被破壞將極大的影響離子進(jìn)入遷移區(qū)的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)離子遷移譜設(shè)備中紫外燈采用垂直安裝方式所存在的問(wèn)題，而提供一種離子遷移譜設(shè)備中紫外燈的裝配方法，其采用水平頂裝紫外燈的安裝方法，可以有效解決垂直安裝方式所存在的問(wèn)題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種離子遷移譜設(shè)備中紫外燈的裝配方法，所述紫外燈水平安置于離子管的電離區(qū)域中前端，且在紫外窗口前留一條電離通道。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例中，所述電離通道的寬度為4_。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)例中，將離子遷移譜設(shè)備中的進(jìn)樣裝置安置于電離區(qū)域下端。在上述方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種采用水平頂裝紫外燈的離子遷移譜設(shè)備，該設(shè)備包括紫外光電離燈、固定支架、離子管、預(yù)置放大器、進(jìn)樣裝置、所述離子管中設(shè)有離子管門(mén)柵，在其末端設(shè)有法拉第盤(pán)，所述法拉第盤(pán)與預(yù)置放大器通信相接，所述紫外光電離燈水平置于離子管的前端，并位于離子管的門(mén)柵前，同時(shí)在紫外窗口與門(mén)柵之間預(yù)留電離通道形成相應(yīng)的電離區(qū)；所述紫外光電離燈通過(guò)固定支架與離子管相接。進(jìn)一步的，所述電離通道的寬度為4mm。進(jìn)一步的，所述進(jìn)樣裝置位于離子管的電離區(qū)下方并通過(guò)導(dǎo)管與電離區(qū)導(dǎo)通。進(jìn)一步的，所述紫外光電離燈采用射頻激發(fā)的工作方式，光子能量為10. 6eV，波長(zhǎng)為116. 5nm，窗口材料為氟化鎂，填充氣體為氪氣。進(jìn)一步的，所述離子管為無(wú)源離子管。根據(jù)上述方案得到的本發(fā)明采用水平頂裝紫外燈的安裝方法，可以保持電離區(qū)的完整，保證了離子在該區(qū)域通過(guò)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生偏移，從而大大提高了離子進(jìn)入遷移區(qū)的效率，提高儀器探測(cè)靈敏度。再者，在本發(fā)明中進(jìn)樣裝置安裝于電離區(qū)下端，樣品由下而上進(jìn)樣。
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。圖I為現(xiàn)有離子遷移譜設(shè)備中紫外燈的裝配示意圖。圖2為本發(fā)明離子遷移譜設(shè)備中紫外燈的裝配示意圖。圖3為利用本發(fā)明采用水平頂裝結(jié)構(gòu)對(duì)1*10_8克TNT進(jìn)行試驗(yàn)的波形圖。圖4為采用90°垂直安置結(jié)構(gòu)對(duì)1*10_8克TNT進(jìn)行試驗(yàn)的波形圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。參見(jiàn)圖2，本發(fā)明對(duì)紫外燈采用水平頂裝的安裝方法，并以此保持電離區(qū)的完整， 保證了離子在該區(qū)域通過(guò)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生偏移，從而大大提高了離子進(jìn)入遷移區(qū)的效率，提高儀器探測(cè)靈敏度。另外，將進(jìn)樣裝置安裝于電離區(qū)下端，樣品由下而上進(jìn)樣?；谏鲜鲈?，本發(fā)明提供的離子遷移譜設(shè)備采用水平頂裝紫外燈，該設(shè)備包括紫外光電離燈I、固定支架2、離子管9、進(jìn)樣裝置3、預(yù)置放大器5。離子管9為無(wú)源離子管，其前端設(shè)置有離子管門(mén)柵7，在末端設(shè)置有法拉第盤(pán)6，在離子管門(mén)柵7和法拉第盤(pán)6之間具有遷移區(qū)4，同時(shí)法拉第盤(pán)6與預(yù)置放大器5之間進(jìn)行通信相接，預(yù)置放大器5與后端信號(hào)處理單元相接。其中紫外光電離燈I水平置于離子管9的前端，并通過(guò)固定支架2與離子管9相接，同時(shí)使得光致電離燈I位于離子管門(mén)柵7前，且在紫外窗口前，即紫外窗口與門(mén)柵7之間，預(yù)留4mm寬的電離通道8形成相應(yīng)的電離區(qū)8。在本發(fā)明中進(jìn)樣裝置3設(shè)置于電離區(qū)8的下方，其通過(guò)相應(yīng)的導(dǎo)管與電離區(qū)8連通?；谏鲜龇桨?，本發(fā)明的具體實(shí)施如下在本發(fā)明的實(shí)例中，紫外光電離燈I采用射頻激發(fā)的工作方式，光子能量為 10. 6eV，波長(zhǎng)為116. 5nm，窗口材料為氟化鎂，填充氣體為氪氣。由于該波長(zhǎng)的紫外線在空氣中的衰減嚴(yán)重，因此將紫外光電離燈I水平插入離子管電離區(qū)并封閉該區(qū)域時(shí)，僅在紫外窗口前留一條4_寬的電離通道8，這樣能盡可能的減小紫外在空氣中的衰減。整個(gè)電場(chǎng)相對(duì)封閉，未受到破壞。進(jìn)樣裝置3的進(jìn)樣方式采用底部加熱進(jìn)樣，使用時(shí)通過(guò)加熱絲加熱至200°C，利用熱空氣上升的原理，將樣品蒸汽充分的送入電離區(qū)8。其余部件的設(shè)置與上述相同，此處不加以贅述。由此形成的離子遷移譜設(shè)備工作時(shí)，當(dāng)樣品分子進(jìn)入進(jìn)樣裝置3之后，進(jìn)樣裝置3 通過(guò)加熱絲加熱至200°C，使得樣品分子在高溫下發(fā)生氣化，成為樣品蒸汽通過(guò)導(dǎo)管進(jìn)入電離區(qū)8。在電離區(qū)8中由于光致電離燈的作用形成離子群，離子群在電場(chǎng)作用下，將通過(guò)門(mén)柵7在遷移區(qū)4內(nèi)發(fā)生遷移，最終由離子管末端法拉第盤(pán)6收集信號(hào)，信號(hào)再經(jīng)預(yù)置放大器5放大后，送達(dá)后端進(jìn)行處理，以確定離子群從門(mén)柵到法拉第盤(pán)的遷移時(shí)間，從而判斷離子種類(lèi)。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中，本發(fā)明可以大大提高了離子進(jìn)入遷移區(qū)的效率，從而提高儀器探測(cè)靈敏度。例如在對(duì)1*10_8克TNT進(jìn)行試驗(yàn)中，圖3所示為采用本發(fā)明水平頂裝結(jié)構(gòu)對(duì) 1*10_8克TNT進(jìn)行試驗(yàn)的波形圖，圖4所示為采用現(xiàn)有90°垂直安置結(jié)構(gòu)對(duì)1*10_8克TNT 進(jìn)行試驗(yàn)的波形圖。通過(guò)比較得出，采用水平頂裝結(jié)構(gòu)較采用90°垂直安置結(jié)構(gòu)可以提高 I個(gè)數(shù)量級(jí)的靈敏度。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種離子遷移譜設(shè)備中紫外燈的裝配方法，其特征在于，所述紫外燈水平安置于離子管的電離區(qū)域中前端，且在紫外窗口前留一條電離通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種離子遷移譜設(shè)備中紫外燈的裝配方法，其特征在于，所述電離通道的寬度為4_。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種離子遷移譜設(shè)備中紫外燈的裝配方法，其特征在于，將離子遷移譜設(shè)備中的進(jìn)樣裝置安置于電離區(qū)域下端。
4.一種離子遷移譜設(shè)備，該設(shè)備包括紫外光電離燈、固定支架、離子管、預(yù)置放大器、進(jìn)樣裝置、所述離子管中設(shè)有離子管門(mén)柵，在其末端設(shè)有法拉第盤(pán)，所述法拉第盤(pán)與預(yù)置放大器通信相接，其特征在于，所述紫外光電離燈水平置于離子管的前端，并位于離子管的門(mén)柵前，同時(shí)在紫外窗口與門(mén)柵之間預(yù)留電離通道形成相應(yīng)的電離區(qū)；所述紫外光電離燈通過(guò)固定支架與離子管相接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種離子遷移譜設(shè)備，其特征在于，所述電離通道的寬度為4mm ο
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種離子遷移譜設(shè)備，其特征在于，所述進(jìn)樣裝置位于離子管的電離區(qū)下方并通過(guò)導(dǎo)管與電離區(qū)導(dǎo)通。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種離子遷移譜設(shè)備，其特征在于，所述紫外光電離燈采用射頻激發(fā)的工作方式，光子能量為10. 6eV，波長(zhǎng)為116. 5nm，窗口材料為氟化鎂，填充氣體為氪氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種離子遷移譜設(shè)備，其特征在于，所述離子管為無(wú)源離子管。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種離子遷移譜設(shè)備中紫外燈的裝配方法以及離子遷移譜設(shè)備，本發(fā)明采用水平頂裝紫外燈的安裝方法，可以保持電離區(qū)的完整，保證了離子在該區(qū)域通過(guò)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向不會(huì)發(fā)生偏移，從而大大提高了離子進(jìn)入遷移區(qū)的效率，提高儀器探測(cè)靈敏度。
文檔編號(hào)H01J49/42GK102592916SQ20121004916
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者歐陽(yáng)光, 溫亞珍, 甘嘉懿, 金潔, 陳勇, 陳嘉敏 申請(qǐng)人:公安部第三研究所