一種基于離子吹掃型膜進(jìn)樣的離子遷移譜儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明設(shè)計了一種基于離子吹掃型膜進(jìn)樣的離子遷移譜儀，包括膜進(jìn)樣裝置、電離源、電離反應(yīng)區(qū)、離子門、離子遷移區(qū)、柵網(wǎng)、離子接收極。采用的技術(shù)手段包括：膜進(jìn)樣裝置位于電離反應(yīng)區(qū)；電離源作用下生成的反應(yīng)離子吹掃暴露于電離反應(yīng)區(qū)的膜表面；在膜裝置前后設(shè)置電場。有效地提高膜進(jìn)樣裝置對樣品的透過率和透過速度以及儀器的響應(yīng)速度和靈敏度。
【專利說明】一種基于離子吹掃型膜進(jìn)樣的離子遷移譜儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于離子吹掃型膜進(jìn)樣的離子遷移譜儀，有效地提高膜進(jìn)樣裝置對樣品的透過率和透過速度以及儀器的響應(yīng)速度和靈敏度。
【背景技術(shù)】
[0002]離子遷移譜(1n Mobility Spectrometry, IMS)技術(shù)是20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的一種分離檢測技術(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，適于現(xiàn)場使用。離子遷移譜儀主要由離子源、離子門、遷移區(qū)和檢測器組成。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)檢測器。
[0003]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)測領(lǐng)域中的應(yīng)用。同時，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。一般情況下，樣品分子透過半透膜后需在載氣的作用下離開膜表面，然而小流速的載氣不能及時帶走膜表面的樣品分子，從而導(dǎo)致膜內(nèi)外側(cè)的樣品濃差逐漸減小，降低了樣品的透過率和透過速度；過大流速的載氣則會對樣品起著稀釋作用，從而降低儀器的靈敏度。
[0004]由此，本發(fā)明設(shè)計了一種基于離子吹掃型膜進(jìn)樣的離子遷移譜儀。樣品以分子的形式透過半透膜，在反應(yīng)離子的吹掃作用下，分子在膜表面發(fā)生電離；在膜進(jìn)樣裝置前后電場與載氣的共同作用下離子迅速離開膜表面，提高了膜內(nèi)外兩側(cè)的樣品濃差，從而提高樣品在膜進(jìn)樣裝置中的透過率和透過速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于離子吹掃型膜進(jìn)樣的離子遷移譜儀。
[0006]一種基于離子吹掃型膜進(jìn)樣的離子遷移譜儀，包括膜進(jìn)樣裝置和離子遷移譜，離子遷移譜包括依次排布的電離源、電離反應(yīng)區(qū)、離子門、離子遷移區(qū)、柵網(wǎng)、離子接收極。
[0007]膜進(jìn)樣裝置為一端開口、另一端密閉的箱體，箱體的開口端設(shè)置有半透膜，箱體上設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，箱體的開口端置于離子遷移譜的電離反應(yīng)區(qū)；半透膜將箱體的內(nèi)部腔室與離子遷移譜的電離反應(yīng)區(qū)分隔開，使它們互不連通；電離源作用下生成的反應(yīng)離子吹掃暴露于電離反應(yīng)區(qū)的膜表面，使樣品分子在膜表面上發(fā)生電離。
[0008]電離反應(yīng)區(qū)包括二個以上的電極環(huán)，膜進(jìn)樣裝置設(shè)置于兩個電極環(huán)之間，兩個電極環(huán)分別通過導(dǎo)線接外界直流電壓。
[0009]膜進(jìn)樣裝置中的半透膜為平面或管狀的硅橡膠膜。
[0010]電離源為放射性電離源或光電離源或放電電離源。
[0011]當(dāng)電離源為光電離源時，于載氣中加入摻雜劑用于產(chǎn)生反應(yīng)離子。[0012]摻雜劑為丙酮、乙醇、甲苯。
[0013]箱體的進(jìn)氣口通過管路與樣品氣氣源相連，箱體的出氣口放空或通過管路接收集瓶。
[0014]于箱體的進(jìn)氣口或出氣口處設(shè)有采樣泵。本發(fā)明的優(yōu)點:
[0015]電離源作用下生成的反應(yīng)離子吹掃暴露于電離反應(yīng)區(qū)的膜表面，使樣品分子在膜表面上即被電離，生成的離子在電場和載氣的共同作用下迅速離開膜表面，保持了膜兩側(cè)的最大樣品濃差，提高膜進(jìn)樣裝置對樣品的透過率和透過速度，從而提高儀器的靈敏度和響應(yīng)速度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明采用平面膜時的3種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明采用管狀膜時的2種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為放射性電離源結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為光電離源結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5為放電電離源結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明提供了一種基于離子吹掃型膜進(jìn)樣的離子遷移譜儀。
[0022]膜進(jìn)樣裝置為一端開口、另一端密閉的箱體，箱體的開口端設(shè)置有半透膜，箱體上設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，箱體的開口端置于離子遷移譜的電離反應(yīng)區(qū)；半透膜將箱體的內(nèi)部腔室與離子遷移譜的電離反應(yīng)區(qū)分隔開，使它們互不連通；電離源作用下生成的反應(yīng)離子吹掃暴露于電離反應(yīng)區(qū)的膜表面，使樣品分子在膜表面上發(fā)生電離。
[0023]電離反應(yīng)區(qū)包括二個以上的電極環(huán)，膜進(jìn)樣裝置設(shè)置于兩個電極環(huán)之間，兩個電極環(huán)分別通過導(dǎo)線接外界直流電壓。
[0024]膜進(jìn)樣裝置中的半透膜為平面或管狀的硅橡膠膜。
[0025]電離源為放射性電離源或光電離源或放電電離源。
[0026]當(dāng)電離源為光電離源時，于載氣中加入摻雜劑用于產(chǎn)生反應(yīng)離子。
[0027]摻雜劑為丙酮、乙醇、甲苯。
[0028]箱體的進(jìn)氣口通過管路與樣品氣氣源相連，箱體的出氣口放空或通過管路接收集瓶。
[0029]于箱體的進(jìn)氣口或出氣口處設(shè)有采樣泵。
[0030]如圖1和圖2所示，其中I為電離源，2電離反應(yīng)區(qū)，3離子遷移區(qū)，4為電極環(huán)，5為絕緣環(huán)，6為離子門，7為柵網(wǎng)，8為離子接收極，9為半透膜，10為樣品進(jìn)氣口，11為樣品出氣口，12為載氣入口，13為漂氣入口，14為出氣口。樣品從樣品進(jìn)氣口進(jìn)入膜進(jìn)樣裝置，其分子在濃差的作用下透過半透膜；電離源作用下生成的反應(yīng)離子直接吹掃暴露于電離反應(yīng)區(qū)的膜表面，使得上面的樣品分子發(fā)生電離，生成的離子在前后電場和載氣的共同作用下迅速離開膜表面，保持了膜兩側(cè)的最大樣品濃差，提高膜進(jìn)樣裝置對樣品的透過率及透過速率。離子通過周期開啟的離子門進(jìn)入由均勻電場構(gòu)成的離子遷移區(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)移動的速度不同，先后達(dá)到檢測器，從而實現(xiàn)分離與檢測。
【權(quán)利要求】
1.一種基于離子吹掃型膜進(jìn)樣的離子遷移譜儀，包括膜進(jìn)樣裝置和離子遷移譜，離子遷移譜包括依次排布的電離源、電離反應(yīng)區(qū)、離子門、離子遷移區(qū)、柵網(wǎng)、離子接收極；其特征在于: 膜進(jìn)樣裝置為一端開口、另一端密閉的箱體，箱體的開口端設(shè)置有半透膜，箱體上設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，箱體的開口端置于離子遷移譜的電離反應(yīng)區(qū)；半透膜將箱體的內(nèi)部腔室與離子遷移譜的電離反應(yīng)區(qū)分隔開，使它們互不連通；電離源作用下生成的反應(yīng)離子吹掃暴露于電離反應(yīng)區(qū)的膜表面，使樣品分子在膜表面上發(fā)生電離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離子吹掃型膜進(jìn)樣的離子遷移譜儀，其特征在于:電離反應(yīng)區(qū)包括二個以上的電極環(huán)，膜進(jìn)樣裝置設(shè)置于兩個電極環(huán)之間，兩個電極環(huán)分別通過導(dǎo)線接外界直流電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離子吹掃型膜進(jìn)樣的離子遷移譜儀，其特征在于:膜進(jìn)樣裝置中的半透膜為平面或管狀的硅橡膠膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離子吹掃型膜進(jìn)樣的離子遷移譜儀，其特征在于:電離源為放射性電離源或光電離源或放電電離源。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于離子吹掃型膜進(jìn)樣的離子遷移譜儀，其特征在于:當(dāng)電離源為光電離源時，于載氣中加入摻雜劑用于產(chǎn)生反應(yīng)離子。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于離子吹掃型膜進(jìn)樣的離子遷移譜儀，其特征在于:摻雜劑為丙酮、乙醇、甲苯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離子吹掃型膜進(jìn)樣的離子遷移譜儀，其特征在于:箱體的進(jìn)氣口通過管路與樣品氣氣源相連，箱體的出氣口放空或通過管路接收集瓶。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離子吹掃型膜進(jìn)樣的離子遷移譜儀，其特征在于:于箱體的進(jìn)氣口或出氣口處設(shè)有采樣泵。
【文檔編號】H01J49/02GK103887143SQ201210555933
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月19日
【發(fā)明者】李海洋, 周慶華, 陳創(chuàng), 程沙沙, 梁茜茜, 彭麗英 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所