[发明专利]用于离子迁移谱仪的离子门结构和离子迁移谱仪的操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及安全检测技术领域。更具体地，本发明涉及一种使用离子迁移技术检测毒品和爆炸物等的离子迁移谱仪及其操作方法，并且尤其涉及离子迁移谱仪采用的离子门结构。

背景技术

离子迁移谱仪是根据不同离子在均匀弱电场下漂移速度不同而实现对离子的分辨。通常由进样部分、电离部分、离子门、迁移区、收集区、读出电路、数据采集和处理、控制部分等构成。现有技术中，采用Bradbury和Nielson门只在开门阶段将在此期间产生的离子送往迁移区。关门时期的离子通过离子门被散射到管壁上不能被存储而浪费。

中国专利申请200310106393.6公开了一种离子存储方法，采用三片网电极代替Bradbury和Nielson门构成存储区，在离子存储阶段，离子存储在前两片电极之间的无电场区。当需要将离子推入迁移区进行迁移时，即将存储的离子导出时，改变第一片网电极电压将离子推到第二片和第三片网电极之间，再改变第二网电极将离子推到迁移区进行迁移和分辨。由于导出存储的离子需要经过网电极两次，则碰撞和散射会影响到灵敏度，而且控制较为复杂。

美国专利5200614也公开了一种离子存储的方法，但在离子存储阶段正负离子存在复合的问题，影响了灵敏度。由于将电离区和存储区合二为一，虽简化结构，但源的尺寸和形状受到一定限制，影响进一步的使用。

中国专利申请200710304330.X公开了一种新型的离子门结构，这种结构具有离子存储功能，在离子源被离化的样品离子在电场的作用下聚焦后进入存储电极，由于存储电极附近电场为零，因此样品离子源源不断地被存储，当需要释放或导出所存储的离子时，离子源、聚焦导向电极、存储电极的电位同时改变，从而将存储的离子推向迁移区。

但是，中国专利申请200310106393.6及美国专利5200614均需要较长的开门时间，才能将离子送入迁移区，会造成迁移峰谱形展宽，在相同迁移区情况下，会影响分辨率。而中国专利申请200710304330.X忽略了载气在离子存储与释放中的作用，根据大量实验发现探测器的分辨率、灵敏度与载气的流量、聚焦导向电极、存储电极直接相关，在确定的电极结构下，载气越大，进入离化区的样品分子越多，但是过大的载气会将处于无场区(存储区)的离子带走，从而降低了存储效率，影响了灵敏度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题和缺陷的至少一个方面。

本发明的目的之一在于提供一种用于离子迁移谱仪的离子门结构，其能够有效地提高进样效率，增大离子的存储效率，即提高灵敏度。

本发明的另一目的在于提供一种包括这种离子门结构的离子迁移谱仪的操作方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于离子迁移谱仪的离子门结构，该离子门结构包括用于存储来自离子迁移谱仪的电离源的离子的存储电极，其中所述存储电极包括锥形电极和等电位电极，所述等电位电极在离子存储阶段与所述锥形电极等电位，并且其中所述锥形电极包括中心孔和分布在所述中心孔周围的多个分流气孔。

根据本发明的优选方式，在上述离子门结构中，其中所述多个分流气孔可以均匀地分布在所述中心孔的周围。

根据本发明的优选方式，在上述离子门结构中，其中所述分流气孔可以为圆孔、方孔或条形孔。

根据本发明的优选方式，在上述离子门结构中，其中所述锥形电极可以具有大于0度且小于90度的锥角，所述中心孔的孔径可以小于电离源的内径。

根据本发明的优选方式，在上述离子门结构中，其中所述锥形电极和所述等电位电极之间的间距可以小于4mm。

根据本发明的优选方式，在上述离子门结构中，其中所述等电位电极可以为环状或网状电极。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括前述离子门结构的离子迁移谱仪的操作方法，包括离子存储步骤，用于将来自离子迁移谱仪的电离源的离子的存储在所述存储电极中，其中在所述离子存储步骤中，将待检样品分子引入到离子迁移谱仪中的载气经所述分流气孔分流后流经所述存储电极。

根据本发明的优选方式，在上述操作方法中，其中在所述离子存储步骤中，所述锥形电极和所述等电位电极的电位相同。

根据本发明的优选方式，上述操作方法还可以包括用于导出存储在所述存储电极中的离子的离子导出步骤，并且在该离子导出步骤中，锥形电极和所述等电位电极的电位同时抬升或降低。

根据本发明的优选方式，在上述操作方法中，其中电位抬升或降低的幅度小于1kV。