一種新型高場不對稱波形離子遷移譜裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新型高場不對稱波形離子遷移譜裝置，通過增加了兩路載氣入口，可以有效提高高場不對稱波形離子遷移譜檢測的靈敏度。
【背景技術】
[0002]高場不對稱波形離子遷移譜(FAIMS)技術是在傳統離子遷移譜技術上發展起來的一種新的氣相離子分離技術。利用高電場強度下(11000V / Cm以上)不同離子的遷移率對電場強度的變化來分離不同種類的離子，具有結構簡單、易于微型化等優點，在爆炸物、毒品和環境污染物監測等領域具有廣闊的應用前景。
[0003]高場不對稱波形離子遷移譜按照遷移管結構的不同分為平板型和圓柱形兩種，實驗室主要研究平板型FAMS。FAMS遷移管主要由三部分組成:離子化區、遷移區和檢測區。在離子化區離子化源將樣品分子電離為分子，并由載氣帶入遷移區；遷移區上端電極施加射頻電壓和直流補償電壓，當直流補償電壓與離子補償電壓相等時，離子在一個射頻電壓周期內沿垂直電極方向的位移為零，該種離子能通過遷移區到達檢測區，其他離子則撞擊到遷移區電極上被中和為中性分子；到達檢測區的離子撞擊到極板上形成電流信號輸出。改變射頻電壓和周期掃描的直流補償電壓，可獲得不同離子的檢測信號。
[0004]載氣流速是影響高場不對稱波形離子遷移譜的靈敏度的重要參數，因為FAIMS尺寸都很小，為了配合射頻電壓周期和避免離子過多損失，要求離子遷移時間比較短，而且目前高場不對稱波形離子遷移譜多采用一路載氣，載氣流速大約為2-4L / min，但是在此載氣流速下，樣品分子在電離區停留時間很短，不會反應很完全。但是如果載氣流速過低，遷移時間又會變長，離子損失變大。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種新型高場不對稱波形離子遷移譜裝置，該裝置改變傳統高場不對稱波形離子遷移譜只有一路載氣的狀況，增加另外兩路載氣，使電離區和遷移區的載氣流速不同，電離區載氣流速小于遷移區載氣流速，以保證樣品分子在電離區充分電離，形成統一的產物離子，可以提高高場不對稱波形離子遷移譜檢測的靈敏度。
[0006]為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:
[0007]—種新型平板式高場不對稱波形離子遷移譜裝置，其特征在于:包括三個載氣入口，其中載氣入口⑴與電離區和遷移區平行，載氣入口⑶和載氣入口⑷與電離區和遷移區垂直，分別位于電離區和遷移區的上下兩側，且后兩個載氣入口位于電離區之后，三路載氣在遷移區匯集，攜帶產物離子經過遷移區到達檢測區來檢測。
[0008]所述的載氣入口⑴的載氣方向與電離區和遷移區中心軸線方向平行，經過電離區和遷移區。
[0009]載氣入口(3)和載氣入口⑷位于電離區后，載氣初始方向與電離區和遷移區垂直，經過一個斜面引流入遷移區，而且只經過遷移區不經過電離區。
[0010]載氣入口(I)載氣流量設置為200-500mL / min。
[0011]載氣入口(3)和載氣入口(4)載氣流量分別為I一 1.5L / min。
[0012]三路載氣在遷移區匯集成一路，經過遷移區和檢測區，由出氣口排出。
[0013]產物分子經過電離區被充分電離，經過第一路低流速載氣攜帶進入遷移區，在遷移區內經過三路載氣的攜帶下，在射頻電壓下的補償電壓與直流補償電壓相等的產物離子，可以到達檢測區被檢測到達檢測區被檢測，氣體通過排氣口排出。
[0014]載氣為凈化后的空氣。
[0015]本發明的優點
[0016]該新型高場不對稱波形離子遷移譜與之前FAMS相比，多了兩路載氣，且兩個載氣入口位于電離區后，其優點在于:第一路載氣流量為200-500mL / min，第二三路載氣流量分別為I一 1.5L / min，電離區只經過第一路載氣，遷移區內經過三路載氣，因此產物離子進入電離區內，在較小流速的載氣攜帶下，可以充分電離，形成穩定的產物離子，然后再在三路載氣的攜帶下，快速經過遷移區，當離子的補償電壓與直流補償電壓相等時，離子經過遷移區進入檢測區被檢測。該裝置一方面可以保證樣品分子充分電離，形成穩定產物離子，避免了由于電離不充分，形不成產物離子或是產物離子不一致，從而損失樣品的狀況；另一方面遷移區載氣流速足夠大，可以保證離子遷移時間足夠短，避免因遷移時間過長從而損失產物離子的狀況，
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖及【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明:
[0018]圖1為新型高場不對稱波形離子遷移譜裝置示意圖，此儀器主要包括以下幾個部分:載氣入口 1、離子化區2、載氣入口 3、載氣入口 4、遷移區5、射頻電壓和直流掃描補償電壓6、檢測區7、致偏電壓8、信號輸出9、出氣口 10。
[0019]圖2為新型高場不對稱波形離子遷移譜氣流方式示意圖。
【具體實施方式】
[0020]本發明在傳統高場不對稱波形離子遷移譜上增加了兩路載氣，新型高場不對稱波形離子遷移譜裝置如圖所示，其主要包括以下幾部分:載氣入口 1、離子化區2、載氣入口 3、載氣入口 4、遷移區5、射頻電壓和直流掃描補償電壓6、檢測區7。經由載氣入口(I)的載氣流量在200-500mL / min范圍內，攜帶氣體樣品分子進入離子化區，經由載氣入口(3)和載氣入口(4)的載氣流量在I一1.5L / min范圍內，三路載氣在遷移區合成一路載氣,經過加有高頻且振幅不對稱波形電壓和直流掃描電壓的一對極板組成的遷移區后，樣品離子被篩選出來，最后送到檢測器檢測。
[0021]新型高場不對稱波形離子遷移譜中的氣流方式如圖2所示，離子化區只有第一路載氣通過，在離子化區后設置第二路載氣和第三路載氣，三路載氣在遷移區匯合成一路載氣。離子化區的低載氣流量保證樣品分子充分電離，形成穩定一致的產物離子，遷移區的高載氣流量保證產物離子可以迅速通過遷移區，避免過多產物離子損失。三路載氣的設計與傳統一路載氣相比可以提高高場不對稱波形離子遷移譜的靈敏度。
【主權項】
1.一種新型平板式高場不對稱波形離子遷移譜裝置，其特征在于:包括三個載氣入口，其中載氣入口⑴與電離區⑵和遷移區(5)平行，另外載氣入口(3)載氣入口⑷與電離區和遷移區垂直，分別位于電離區(2)和遷移區(5)的上下兩側，電離區前端為載氣入口(1)，載氣入口(3)和載氣入口(4)位于電離區之后，三路載氣在遷移區匯集，攜帶產物離子經過遷移區(5)到達檢測區進行檢測。
2.根據權利要求1所述新型離子遷移譜裝置，其特征在于: 所述的載氣入口⑴的載氣方向與電離區⑵和遷移區(5)中心軸線方向平行，經過電離區⑵和遷移區(5)。
3.根據權利要求1所述新型離子遷移譜裝置，其特征在于: 載氣入口⑶和載氣入口⑷位于電離區⑵后，載氣入口⑶和載氣入口⑷分別與上下兩極板設有一斜面，該斜面使經由載氣入口(3)和載氣入口(4)的載氣引流到遷移區(5)內不經過電離區(2)，載氣初始方向與電離區⑵和遷移區(5)垂直。
4.根據權利要求1或2所述新型離子遷移譜裝置，其特征在于:第一個載氣入口載氣流量設置為200-500mL / min。
5.根據權利要求1或3所述新型離子遷移譜裝置，其特征在于:載氣入口(3)和載氣入口(4)載氣流量分別為I一 1.5L / min。
6.根據權利要求1或2所述新型離子遷移譜裝置，其特征在于:三路載氣在遷移區(5)匯集成一路，經過遷移區(5)和檢測區(7)，由出氣口(10)排出。
7.根據權利要求1所述新型離子遷移譜裝置，其特征在于:產物分子經過電離區(2)被充分電離，經過載氣入口(I)的載氣攜帶進入遷移區(5)，在遷移區(5)內經三路載氣的攜帶下，在射頻電壓(6)下的補償電壓與直流補償電壓(6)相等的產物離子能夠到達檢測區(7)被檢測，氣體通過排氣口(10)排出。
8.根據權利要求1所述新型離子遷移譜裝置，其特征在于:載氣為凈化后的空氣。
【專利摘要】本發明設計了一種新型高場不對稱波形離子遷移譜裝置，其特征在于：改變傳統高場不對稱波形離子遷移譜只有一路載氣的狀況，增加另外兩路載氣，使電離區和遷移區的載氣流速不同，電離區載氣流速小于遷移區載氣流速，以保證樣品分子在電離區充分電離，形成統一的產物離子，既避免產物分子因電離不充分損失，又可以避免產物離子因遷移時間過長而損失，提高高場不對稱波形離子遷移譜檢測的靈敏度。
【IPC分類】H01J49-26, G01N27-62
【公開號】CN104716013
【申請號】CN201310691233
【發明人】李海洋, 溫萌, 王衛國, 程沙沙, 周慶華, 梁茜茜
【申請人】中國科學院大連化學物理研究所
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月13日