[发明专利]一种离子分离装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及离子检测领域，具体涉及一种离子分离装置。

【背景技术】

分析仪器是现代社会人们获取物质的成分、结构和状态信息，认识和探索自然规律的不可缺少的有力工具，是现代科学仪器的一个重要组成部分。随着恐怖主义的猖獗，毒品和爆炸物的检测变得非常重要，另一方面，随着生活水平的提高，食品安全问题也越来越受到重视。以前一般常用的仪器有质谱仪、色谱仪等，但是当前的质谱色谱等仪器对物质进行电离检测的时候容易引入一些杂质离子，给离子分析和检测带来了一些负面因素。

上个世纪80年代开始出现了一种新的用于检测物质成分的仪器，就是高场不对称波形离子迁移谱(High-Field Asymmetric Waveform Ion Mobility Spectrometry,FAIMS)，又称为差分式离子迁移谱、射频离子迁移谱、非线性离子漂移谱、增量离子迁移谱、场离子谱等等，是一种利用离子在高电场中的迁移率的非线性变化实现离子的筛选、分离以及识别的仪器。每种离子由于质量、截面积等固有参数的区别使得它们在高电场中具有不同的迁移率变化趋势，当控制离子所处的电场条件发生变化时，可使得不同的离子通过电场区域，实现离子的选择性分离。与传统的质谱、色谱等分析仪器相比，高场不对称波形离子迁移谱仪具有结构简单、核心器件体积小、高分辨能力、灵敏度高、分析快速等特点，引起了广泛的注意。

但是另一方面，FAIMS存在功率大、工作电压要求很高、很难批量生产的缺点，更重要的，FAIMS里面平均碰撞截面积、分子结构、离子行为等与射频强电场之间的关系等理论问题还没有完全探究清楚，还需要进一步的研究。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种结构简单的离子分离装置。

一种离子分离装置，包括离子分离区和绝缘弯曲管，所述绝缘弯曲管的内壁上设有多个电极，每个电极具有供离子通过的电极离子通道，所述绝缘弯曲管内形成所述离子分离区，所述绝缘弯曲管的入口处设置有离子入口，所述绝缘弯曲管的出口处设置有离子出口，所述绝缘弯曲管内的气压保持在设定气压阈值以下，所述设定气压阈值不超过标准大气压，从所述绝缘弯曲管的入口处至出口处，电极被施加的电压单调变化。

通过使绝缘弯曲管的气压保持在不超过设定气压阈值内，使得离子迁移的步长降低，从而离子运动不会沿着电场方向运动，从而能够使非目标离子撞击并附着在设置于绝缘弯曲管的内壁上的电极上，从而使得目标离子可以从离子出口出来，并被检测得到，降低了检测离子的复杂度。另外，完全的电场也使得离子不会严格按照电场方向运动。

在一个实施例中，还包括电离区，所述绝缘弯曲管的入口处设置所述电离区，所述电离区的入口处设有毛细结构，所述毛细结构用于引入被测样品，所述电离区用于对所述被测样品进行电离。

毛细结构的设置，可以使作为气体的样品进入电离区时，气体分子缓慢地进入电离区，而不会引起绝缘弯曲管内的气压上升，进而影响离子的迁移步长，进而影响离子分离装置的准确度。

在一个实施例中，所述离子入口处设有毛细结构，离子通过所述毛细结构进入绝缘弯曲管。

在一个实施例中，相邻的电极之间具有间隔，每个电极凸出于所述绝缘弯曲管的内壁。

在一个实施例中，每个电极是一个导电环。

在一个实施例中，所述绝缘弯曲管的内壁上设有均匀的电阻涂层而构成所述多个电极。

在一个实施例中，还包括真空泵，所述真空泵用于对所述绝缘弯曲管内进行抽真空。

在一个实施例中，所述绝缘弯曲管内的气压小于10Torr。

在一个实施例中，所述绝缘弯曲管内的气压小于0.1Torr。

本离子分离装置的结构简单，通过使非目标离子撞击而附着在电极上、使目标离子从离子出口出来，从而简化了检测离子的复杂度。

【附图说明】

图1是本发明一种实施例的离子分离装置的结构示意图

图2是图1的离子分离装置在电极被施加单调电压后的等电势线示意图；

图3是四种离子在图2的等电势线条件下的运动轨迹；

图4是另外四种离子在图2等电势线条件下的运动轨迹；

图5是本发明另一种实施例的离子分离装置的结构示意图。

【具体实施方式】

以下对发明的较佳实施例作进一步详细说明。