[发明专利]一种离子迁移谱设备中紫外灯的装配方法以及离子迁移谱设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子迁移谱技术，具体涉及一种用于无源离子管的水平顶装紫外灯装配方法以及采用这种装配方法的离子迁移谱设备。

背景技术

离子迁移谱(IMS)是基于气相中不同的气相离子在电场中迁移速度的差异来对化学离子物质进行表征的一项分析技术。其原理简单，可以为用户提供快捷便利的分析手段，其仪器可制成便携式并具有可靠性高、成本低廉的优势。用传统的IMS技术进行分析测量时，是将一束离子引入一个电压梯度场即电场中，离子群在环境气压下通过电场中的气体时获得一个恒定的速度，称之为迁移速率。不同的样品分子具有不同的迁移速率，通过计算离子群从离子栅门迁移到收集级这段距离所需要的迁移时间，就可以区分不同的离子。

可使用光能量在10.6eV的紫外线光致电离灯，对采样物进行电离的方法，替代现有产品中使用的具有放射性的同位素Ni63，以用于离子迁移爆炸物谱痕量检测。

光致电离灯(PID lamp)，是一种常见的单光子发射源。其前端为氟化镁材料，灯内抽成真空，然后充以不同的惰性气体，通过射频或直流高压激发，可以得到发光能量在8eV-12eV(约150nm-110nm)的紫外光线(大部分有机物的电离能在12eV以内)。电离能低于该能量的原子即可以被该紫外光线电离。换言之，当光子的能量hv等于或大于原子电离能Ee时，就产生光致电离。满足条件hv＝Ee的频率称为阈频率ve，由电离条件可以算出各种原子和分子的阈频率和相应的阈波长λe。比如铯原子的电离能最低(约3.9eV)，其阈波长为318.4nm。

光致电离灯与激光电离是一种常用在空气环境中的电离的方式。激光还能作为一种在电离前蒸发固体样品的方式。光致电离灯通过激发填充气体释放光子，目前市售的光致电离灯的能量有8.4、9.5、10.6、11.8。正离子的产生见公式1，其中hυ为光子的能量，M为某中性分子。

hυ+M→M++e^-    (1)

通常有机物的电离能量在7-10eV之间，M+离子通常为芳香烃类物质。空气中离子的准确形成方式极为复杂，比如说酮类物质在真空紫外电离时产生的是MH+离子，而非M+离子。这是由于空气中的某种介质参与了反应。在光电离反应中并不能直接产生负离子，而是通过与公式中的多余电子产生反应而形成的。

使用光致电离灯最大的好处在于通过选择不同能量的灯达到选择性电离的效果。

由于紫外光致电离灯的使用寿命约为3000小时，在日常使用中不能采取常亮的工作模式，同时因为直流高压驱动的紫外光致电离灯点亮时间较长，约需时2秒，点亮时间过长将影响单次分析时间并在很大程度上降低系统灵敏度。因此在选型时特别选取了射频驱动的紫外光致电离灯。该种灯的点亮时间仅需100ms，这样不影响整体检测效果。

如图1所示，现有的采用紫外灯作为电离源的离子迁移谱设备，均采用垂直安装的方式将紫外灯10与离子管成90度角，垂直安置于离子管电离区。由于紫外灯10采用垂直顶装，进样装置20安装于水平前端。

采用该方法的最大缺陷在于，在电离区必须留出紫外灯的出光端面的安置位置，而电离区是一个封闭的电场，该封闭电场一旦被破坏将极大的影响离子进入迁移区的效率。

发明内容

本发明针对离子迁移谱设备中紫外灯采用垂直安装方式所存在的问题，而提供一种离子迁移谱设备中紫外灯的装配方法，其采用水平顶装紫外灯的安装方法，可以有效解决垂直安装方式所存在的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种离子迁移谱设备中紫外灯的装配方法，所述紫外灯水平安置于离子管的电离区域中前端，且在紫外窗口前留一条电离通道。

在本发明的优选实例中，所述电离通道的宽度为4mm。

在本发明的另一优选实例中，将离子迁移谱设备中的进样装置安置于电离区域下端。

在上述方案的基础上，本发明还提供一种采用水平顶装紫外灯的离子迁移谱设备，该设备包括紫外光电离灯、固定支架、离子管、预置放大器、进样装置、所述离子管中设有离子管门栅，在其末端设有法拉第盘，所述法拉第盘与预置放大器通信相接，所述紫外光电离灯水平置于离子管的前端，并位于离子管的门栅前，同时在紫外窗口与门栅之间预留电离通道形成相应的电离区；所述紫外光电离灯通过固定支架与离子管相接。

进一步的，所述电离通道的宽度为4mm。

进一步的，所述进样装置位于离子管的电离区下方并通过导管与电离区导通。