專利名稱：一種復合電離源差分式離子遷移譜的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種樣品分析裝置，具體地說是一種復合電離源差分式離子遷移譜，可以為多種氣體樣品以及大氣中的VOC檢測提供一種高效快速的檢測方法。
背景技術：
大氣化學分析方法一直是被人類所廣泛關注的研究課題。人類將大量的人力物力投入到研究具有靈敏度高、設備簡單的分析儀器，來檢測毒品、興奮劑、麻醉劑以及爆炸物。目前在軍事，公共安全等各個領域有大量的對于好的檢測儀器的需求。本發明就是在此需求基礎上提出的。差分式離子分析儀的工作原理是:樣品由載氣載帶進入，然后被電離的樣品離子進入差分區。差分區一般為兩塊平行的平板或是同軸的圓筒結構。在其中的一塊平板上加上非對稱波形的射頻電場，另一塊接地。在差分區內離子除了在氣流方向運動外，還在高頻電場的作用下會在與載氣方向垂直的方向上做上下震蕩的運動。由于在高低場離子的遷移率不同，在高頻電場的每個周期，離子都會在垂直方向上產生一個位移Sy。經過多個周期后離子就會打到極板上而湮滅掉。如果在高頻電場上施加一匹配的補償電壓，使離子在y方向的總位移S小于其初始位置到極板的距離，從而使離子能夠通過差分區，到達偏移區。通過在一定范圍內對補償電壓進行掃描，就可以使得不同的樣品離子在特定補償電壓下通過差分區區，而后進入偏移去。這樣得到的遷移譜圖用標準物質表征后就可以用作樣品的鑒定。在偏移區一極板上加一直流電場，離子在電場和流場的共同左右下會發生偏移。偏移電場進行掃描，不同遷移率的離子可以通過通道進入檢測區被檢測到。本發明可以解決了差分式離子遷移譜普遍存在的檢測范圍不夠，以及選擇性的難題。為樣品檢測提供一種快速有效的檢測方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種復合電離源差分式離子分析儀；其可以實現對氣體樣品以及大氣中的VOC進行分析，能夠高效快速的進行現場檢測分析；為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:—種復合電離源差分式離子遷移譜，包括一中空的方型殼體，方型殼體的左側端設有樣品氣進口，右側端設有氣體出口，樣品氣沿水平方向于方型殼體內流動；沿水平方向于方型殼體內設有相互平行的上極板、中間極板和下極板，于氣體出口側的上極板和中間極板間、以及中間極板和下極板間分別設有離子檢測器；于樣品氣進口側的上極板和中間極板間設有Ni63源；于樣品氣進口側的中間極板和下極板間設有真空紫外燈電離源；在樣品氣進口端的方型殼體中部沿水平方向設有氣流擋板，使樣品氣分為上下二路，一路樣品氣從上極板和中間極板間流動，另一路樣品氣從中間極板和下極板間流動。上極板和下極板分別與射頻電源和補償電源相連；中間極板接地，并于遠離樣品氣進口端設有離子檢測器。
射頻電場波形為非對稱結構，在周期內積分和為零；補償電場為直流線性變化的直流電場。離子檢測器采用的為法拉第杯結構，由法拉第盤和信號顯示裝置構成，法拉第盤于上極板和中間極板間、以及中間極板和下極板間垂直設置，法拉第盤和信號顯示裝置導線連接。于氣流擋板二側的二路樣品氣所處的方型殼體的側壁面上設有樣品添加劑腔；樣品添加劑腔與方型殼體內二路樣品氣所處的空腔相連。進行樣品分析時，配氣系統載氣載帶樣品分別進入上下極板以及中間基本形成的兩個通道。在上下極板上加一射頻場電壓和一補償電壓，中間極板接地。射頻場電源波形需滿足非對稱且積分面積為零。由于離子在高場條件下遷移率變大，因此在一個時間周期內離子運動會偏向某一電極。在合適的補償電壓的作用下，這個偏離可以被抵消掉，從而使需要檢測的離子穿過差分區到達檢測極被檢測到。偏移電場進行掃描，不同遷移率的離子可以通過通道進入檢測區被檢測到。本發明是一種有效的進行氣體樣品和VOC的檢測儀器。既可以有選擇性的檢測，又可以進行連續掃描檢測。本發明的結構簡單，易于拆卸。增大了差分式離子遷移譜的檢測范圍和儀器的選擇性，具有很高的靈敏度。能夠高效快速的進行現場檢測分析。可以為多種氣體樣品以及大氣中VOC的測量提供一種高效快速的檢測方法。
圖1為本發明的結構示意圖；圖中I為進樣系統，2為Ni63源，(3)為射頻電源，
(4)為補償電源為，(5)為上極板，(6)為中間極板，(7)為離子檢測器，⑶為下極板，(9)為真空紫外燈電離源，(10)為樣品添加劑腔。
具體實施例方式參閱圖1所示。一種復合電離源差分式離子遷移譜，包括一中空的方型殼體，方型殼體的左側端設有樣品氣進口，右側端設有氣體出口，樣品氣沿水平方向于方型殼體內流動；沿水平方向于方型殼體內設有相互平行的上極板5、中間極板6和下極板8，于氣體出口側的上極板5和中間極板6間、以及中間極板6和下極板8間分別設有離子檢測器7 ;于樣品氣進口側的上極板5和中間極板6間設有Ni63源2 ;于樣品氣進口側的中間極板6和下極板8間設有真空紫外燈電離源9 ;在樣品氣進口端的方型殼體中部沿水平方向設有氣流擋板，使樣品氣分為上下二路，一路樣品氣從上極板5和中間極板6間流動，另一路樣品氣從中間極板6和下極板8間流動。進行樣品分析時，樣品由載氣載帶進入，然后被電離的樣品離子進入差分區。差分區一般為三塊塊平行的平板結構。在其中的上下板上加上非對稱波形的射頻電場，中間極板接地。在差分區內離子除了在氣流方向運動外，還在高頻電場的作用下會在與載氣方向垂直的方向上做上下震蕩的運動。由于在高低場離子的遷移率不同，在高頻電場的每個周期，離子都會在垂直方向上產生一個位移δ y。經過多個周期后離子就會打到極板上而湮滅掉(如圖1中離子a和d)。如果在高頻電場上施加一匹配的補償電壓，使離子在y方向的總位移s小于其初始位置到極板的距離，從而使離子能夠通過差分區，到達偏移區(圖1中離子b和C)。通過在一定范圍內對補償電壓進行掃描，就可以使得不同的樣品離子在特定補償電壓下通過差分區區，而后進入偏移區。這樣得到的遷移譜圖用標準物質表征后就可以用作樣品的鑒定。偏移電場進行掃描，不同遷移率的離子可以通過通道進入檢測區被檢測到。本發明既可以有選擇性的檢測，又可以進行連續掃描檢測。
權利要求
1.一種復合電離源差分式離子遷移譜，其特征在于: 包括一中空的方型殼體，方型殼體的左側端設有樣品氣進口，右側端設有氣體出口，樣品氣沿水平方向于方型殼體內流動；沿水平方向于方型殼體內設有相互平行的上極板(5)、中間極板(6)和下極板(8)，于氣體出口側的上極板(5)和中間極板(6)間、以及中間極板(6)和下極板(8)間分別設有離子檢測器(7);于樣品氣進口側的上極板(5)和中間極板(6)間設有Ni63源(2);于樣品氣進口側的中間極板(6)和下極板(8)間設有真空紫外燈電離源(9);在樣品氣進口端的方型殼體中部沿水平方向設有氣流擋板，使樣品氣分為上下二路，一路樣品氣從上極板(5)和中間極板￠)間流動，另一路樣品氣從中間極板(6)和下極板(8)間流動。
2.如權利要求1所述離子遷移譜，其特征在于: 上極板(5)和下極板⑶分別與射頻電源(3)和補償電源⑷相連； 中間極板(6)接地，并于遠離樣品氣進口端設有離子檢測器(7)。
3.如權利要求2所述離子遷移譜，其特征在于: 射頻電場⑶波形為非對稱結構，在周期內積分和為零；補償電場⑷為直流線性變化的直流電場。
4.如權利要求2所述離子遷移譜，其特征在于: 離子檢測器(7)采用的為法拉第杯結構，由法拉第盤(7)和信號顯示裝置構成，法拉第盤(7)于上極板(5)和中間極板(6)間、以及中間極板(6)和下極板⑶間垂直設置，法拉第盤(7)和信號顯示裝置導線連接。
5.如權利要求2所述離子遷移譜，其特征在于:于氣流擋板二側的二路樣品氣所處的方型殼體的側壁面上設有樣品添加劑腔(10)； 樣品添加劑腔(10)與方型殼體內二路樣品氣所處的空腔相連。
全文摘要
本發明公開了一種復合電離源差分式離子遷移譜，包括進樣系統，Ni63源，真空紫外燈電離源，樣品添加劑，成對平行設置的上極板和下極板以及中間極板，法拉第盤，和信號顯示裝置。上極板和下極板分別與射頻電源和補償電源相連，于差分板上施加以一個射頻電壓和一個直流掃描電壓，中間極板接地。上極板和下極板以及中間極板構成上下兩個氣路，上氣路電離區采用Ni63源，下氣路采用真空紫外燈。在下氣路上增加樣品添加劑。兩氣路的末端分別設有離子檢測器。本發明是一種有效的進行檢測和帶電納米氣溶膠粒子的檢測儀器。本發明增大了儀器的檢測范圍，同時也增大了儀器的選擇性。
文檔編號G01N27/62GK103163206SQ20111042864
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月19日 優先權日2011年12月19日
發明者李海洋, 韓豐磊, 彭麗英, 王衛國, 趙琨, 李林 申請人:中國科學院大連化學物理研究所