[发明专利]吸气冷凝器结构离子迁移谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于痕量物质检测离子迁移谱仪，特别是涉及一种低功耗且能够同时灵敏检测正、负离子的新型的吸气冷凝器结构离子迁移谱仪。

背景技术

离子迁移方法(简称IMS)是目前国际上主流痕量检测方法之一，可以在线快速检测毒品、爆炸物、毒气和生化气体等，被广泛应用于军事(防化、监测)、民事(反恐、缉毒等)等众多领域。离子迁移谱仪(或者离子迁移谱)是一种依据离子迁移原理检测鉴别物质的仪器，通常由核心部件漂移管和外围控制系统(如电压控制系统、离子门控系统、气流控制系统、温度控制系统、压力监控系统、数据采集系统等)组成。由于离子迁移谱仪的在痕量物质检测上的卓越性能，最近被应用于生命科学中DNA等结构研究、空间科学、医学中口腔癌和肺癌等早期监测诊断、农药残留检测、食品添加剂成分监测、环境检测中空气环境监测，土壤污染区域动态监测等。对于便于携带的、低功耗、灵敏的痕量物质检测的离子迁移谱仪，军、民等领域需求更大。

现有的离子迁移谱仪因结构等问题，小型化困难，而非对称电场离子迁移谱仪的漂移管可以实现小型化，但是由于使用高频电场，因此这种结构的离子迁移谱仪功耗比较高。现有的吸气冷凝器结构离子迁移谱仪可以实现小型、低功耗，目前在德国等国家军队中开始测试使用。吸气冷凝器结构离子迁移谱仪由核心部件——漂移管，和外围的控制系统，如电压控制系统、离子门控系统、气流控制系统、温度控制系统、压力监控系统、数据采集系统等组成。其工作原理是：样品分子离子化后在载气携带下进入漂移管，一个存在与离子运动方向相同的漂移气体和与离子运动方向垂直的电场空间中。不同的离子依据迁移率的不同在电场与漂移气体的作用下被分开，离子打到集成探测电极上形成离子电流。在离散扫描偏压(通常是-30V～30V变化范围)作用下，得到离子电流-电压关系曲线，将此曲线做离子电流-电压微分与电压关系图，就可以得到不同离子迁移率特征信息，进而将不同物质区分开来。

但这种结构的离子迁移谱仪的缺点是：(1)样品离子沿记数电极运动过程中扩散严重，影响离子迁移谱仪的分辨率；(2)在扫描周期内能够测量正、负离子，但是同一时刻只能测量一种电性的离子。对于形成的、具有短寿命的未知电性的待检测离子来说，这种结构有很大缺陷；(3)对于同时能够产生正、负离子的待检测物质离子而言，这种结构能使用的相关离子信息是不足的；(4)分辨率低。

发明内容

本发明的目的在于提出一种吸气冷凝器结构离子迁移谱仪，提高了离子迁移谱仪的检测灵敏度，能够同时检测正、负离子，并且具有小型，低功耗的优点。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种吸气冷凝器结构离子迁移谱仪，包括漂移管，所述漂移管包括位于同一平面上的集成探测电极以及辅助电极，与该平面相对设置的记数电极，在偏压作用下漂移管内产生均匀电场，样品离子流和漂移气体在均匀电场之间形成层流，所述漂移管还包括辅助集成探测电极，所述辅助集成探测电极和记数电极在同一个平面上。

所述辅助集成探测电极的位置是在漂移管中靠近样品离子流流入方向一侧的1/4。

所述样品离子流位于所述均匀电场的中心。

所述样品离子流的直径约是所述记数电极与所述集成探测电极的间距的1/10。

所述偏压在其变化范围内，通常为-30V～+30V，呈等电压间距均匀跳变。

所述记述电极在样品离子流动方向的长度是其宽度的2倍。

本发明的吸气冷凝器结构离子迁移谱仪，由于辅助集成探测电极的存在和样品离子流被漂移气体全包围，在偏压的作用下，不同的正，负离子被分开，分别打到集成探测电极和辅助集成探测电极上形成离子电流，使这种离子迁移谱仪能同时测量正、负离子，提高了离子迁移谱仪的检测灵敏度。

附图说明

图1是本发明的吸气冷凝器结构离子迁移谱仪原理图；

图2是本发明的吸气冷凝器结构离子迁移谱仪的漂移管结构图；

图3是本发明的吸气冷凝器结构离子迁移谱仪辅助集成探测电极位置确定原理示意图。

具体实施方式

下面根据图1至图3，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

图1所示是本发明的吸气冷凝器结构离子迁移谱仪原理图，本发明的吸气冷凝器结构的离子迁移谱仪是由漂移管和外围控制系统组成，如电压控制系统、离子门控系统、气流控制系统、温度控制系统、压力监控系统、数据采集系统等。