離子漂移管組件、離子漂移管及離子遷移譜的制作方法

本實用新型涉及物質分析檢測儀器技術領域，特別是涉及物質分析檢測儀器中的離子漂移管組件、離子漂移管及離子遷移譜。

背景技術：

離子遷移譜(IMS)、選擇離子流動管質譜(SIFT-MS)或質子轉移反應質譜(PTR-MS)等現代科學分析儀器，需要使用能夠形成線性勻強電場的漂移管實現離子的分離或促進離子反應。其中離子遷移譜(IMS)是在大氣壓條件下利用電離手段使得氣體化的待檢測物質電離，并在電場與反向遷移氣體碰撞的共同作用下遷移。因為每個離子都具有特定的遷移率，從而根據遷移率識別每個離子所對應的物質。漂移管電場的均勻性對離子遷移譜的分辨率至關重要，漂移管電場均勻性越好，離子信號峰寬加寬程度越低，分辨率越高，定性能力越強。

傳統的漂移管采用較厚的金屬環電極和絕緣墊片組成的離子漂移管組件依次堆疊形成漂移管。由于電極厚度較大，漂移管中產生的電場不均勻，尤其在漂移管中靠近電極邊緣的地方，電場分布的不均勻性更加突出，導致位于邊緣部分的離子奮力時間較長且不穩定，從而降低遷移譜的分辨率。以不銹鋼為例，電極之間的距離為10mm，如果電極厚度為1mm，則邊緣處電場的不均勻度約為10％，如果電極厚度減少為0.1mm，則邊沿電場不均勻性降低為1％左右。但是由于材料強度和形狀等因素限制，金屬環電極厚度越小，加工裝配難度越大，漂移管的生產成本比較高。而且，為了給金屬環電極施加電壓，需要從電極上引線并串聯電阻，這樣在裝配和維護等方面也很不方便。

技術實現要素：

基于此，有必要針對電場不均勻性和裝配維護不方便問題，提供一種離子漂移管組件、離子漂移管及離子遷移譜。

一種離子漂移管組件，包括：

絕緣基片，所述絕緣基片為環狀結構，所述絕緣基片端部設有貫穿通過所述絕緣基片的第一通孔；

導電材料鍍層，所述導電材料鍍層設在所述絕緣基片外側表面；所述導電材料鍍層端部設有貫穿通過所述導電材料鍍層的第二通孔，所述第二通孔與所述第一通孔相連通；

連接插針，所述連接插針貫穿通過所述第一通孔與所述第二通孔；以及

分壓電阻，所述分壓電阻設在所述導電材料鍍層的外側表面。

在其中一個實施例中，所述絕緣基片的內徑為10mm～30mm，外徑為50mm～70mm，厚度為5mm～15mm。

在其中一個實施例中，所述絕緣基片的材料為陶瓷，其截面為圓形。

在其中一個實施例中，所述導電材料鍍層的厚度為2μm～15μm。

在其中一個實施例中，所述導電材料鍍層的厚度為2μm～5μm。

在其中一個實施例中，所述導電材料鍍層的截面為圓形。

上述離子漂移管組件通過采用基片鍍層技術，特別是采用陶瓷材料的基片鍍層技術，可以使電極厚度降低到幾微米到十幾微米，具有電場均勻性好，平面度高，尺寸精確等優勢。其中陶瓷材料具有絕緣性好，氣密性高、熱膨脹系數低、耐高溫等優點，特別適用于漂移管的絕緣材料。此外，本實用新型涉及的離子漂移管組件，集成了分壓電阻，無需通過外部連接即可實現電壓分壓，離子漂移管組件裝配簡單，維護方便，更易與其他部件進行集成。

一種離子漂移管，包括以上任一實施例所述的離子漂移管組件。

在其中一個實施例中，所述離子漂移管由多個所述離子漂移管組件依次疊加而成，其中相鄰兩層所述離子漂移管組件，上層所述離子漂移管組件的所述連接插針與下層所述離子漂移管組件的所述導電材料鍍層外側表面相接觸。

在其中一個實施例中，所述絕緣基片外側為凸臺結構，所述絕緣基片內側為凹槽結構，所述離子漂移管組件依次疊加時，其中相鄰兩層所述離子漂移管組件，上層所述離子漂移管組件的凹槽與下層所述離子漂移管組件的凸臺相配合。

一種離子遷移譜，包括上述任一實施例所述的離子漂移管。

上述離子遷移譜中的離子漂移管電場分布均勻，分辨率高，定性能力強，并且裝配和維護較方便。

附圖說明

圖1為一實施例的離子漂移管組件的結構組成圖；

圖2為一實施例的離子漂移管組件組成的離子漂移管的結構圖；

圖3為一實施例的離子漂移管組件組成的離子漂移管的A-A剖面圖；

圖4為一實施例的離子漂移管電場分布情況；

圖5為傳統技術相同尺寸的離子漂移管電場分布情況；

圖6為一實施例的離子漂移管電場強度徑向分量波動示意圖；

圖7為傳統技術相同尺寸的離子漂移管電場強度徑向分量波動示意圖。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內容的理解更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本實用新型。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

如圖1所示，一實施方式的離子漂移管組件100包括絕緣基片101、導電材料鍍層102、連接插針103和分壓電阻104。

本實施方式中，絕緣基片101為環狀結構，內徑為10mm～30mm，外徑為50mm～70mm，厚度為5mm～15mm。絕緣基片101由具有高機械強度、熱膨脹系數小、化學穩定性高、絕緣性好的材料加工而成。優選的，絕緣基片101的材料是陶瓷材料。絕緣基片101的截面呈圓形，一側為凸臺結構，相對一側為凹槽結構。絕緣基片101上設有貫穿該絕緣基片的第一通孔。優選的，該通孔設在絕緣基片101的端部位置。可以理解，在其他實施方式中，絕緣基片101的橫截面為三角形、矩形或正方形等形狀。

導電材料鍍層102設在絕緣基片101的外側表面，優選的，導電材料鍍層102設在絕緣基片外側凸臺結構的表面。導電材料鍍層102的厚度為2um～15um。優選的，絕緣基片101的厚度為2um～5um，均勻鋪設。導電材料鍍層102的截面為圓形，導電材料鍍層102的材料為可導電的金屬材料。導電材料鍍層102上設有貫穿該導電材料鍍層的第二通孔，優選的，該通孔設在導電材料鍍層102的端部位置。

絕緣基片101中的第一通孔與導電材料鍍層102中的第二通孔相連通，連接插針103貫穿通過絕緣基片101中的第一通孔與導電材料鍍層102中的第二通孔。連接插針103的材料為導電材料，優選為可導電的金屬材料。

分壓電阻104設在所述導電材料鍍層102的外側表面，起到分壓的作用。優選的，分壓電阻104的阻值為1MΩ～5MΩ，分壓電阻104設在導電材料鍍層102外側的端部，且在導電材料鍍層102中的第二通孔的內側。

如圖2和圖3所示，一實施方式的離子漂移管11包括多個離子漂移管組件100依次疊加而成。優選的，離子漂移管11由5～30個離子漂移管組件100依次疊加而成。在本實施方式中，離子漂移管組件100中的絕緣基片101的外側為凸臺結構，絕緣基片101的的內側為凹槽結構，離子漂移管組件101依次疊加時，相鄰兩層離子漂移管組件，上層離子漂移管組件101的凹槽與下層離子漂移管組件101的凸臺相配合；且上層離子漂移管組件100的連接插針103與下層離子漂移管組件100的導電材料鍍層102外側表面相接觸。

在離子漂移管11兩端施加電壓，電壓通過分壓電阻104分壓，均勻分配到每一個離子漂移管組件100上，即可形成具有很高均勻性的漂移電場。

根據圖4至圖5分析可知，本實用新型中一實施例提供的離子漂移管相對于傳統技術中的離子漂移管，電場分布穩定，電場均勻性強。

根據圖6至圖7分析可知，本實用新型中一實施例提供的離子漂移管相對于傳統技術中的離子漂移管，電場強度徑向分量波動小，電場均勻性強。

上述離子漂移管組件通過采用基片鍍層技術，特別是采用陶瓷材料的基片鍍層技術，可以使電極厚度降低到幾微米到十幾微米，具有電場均勻性好，平面度高，尺寸精確等優勢。其中陶瓷材料具有絕緣性好，氣密性高、熱膨脹系數低、耐高溫等優點，特別適用于離子漂移管的絕緣材料。此外，本實用新型涉及的離子漂移管組件，集成了分壓電阻，無需通過外部連接即可實現電壓分壓，離子漂移管組件裝配簡單，維護方便，更易與其他部件進行集成。

此外，本實用新型還提供一種應用上述離子遷移管11的離子遷移譜，該離子遷移譜包括上述的離子遷移管11。

上述離子遷移譜中的漂移管電場分布均勻，分辨率高，定性能力強，并且裝配和維護較方便。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。