[发明专利]一种具有离子束缚功能的高灵敏离子迁移谱仪及方法

权利要求书

1.一种具有离子束缚功能的高灵敏离子迁移方法，利用具有离子束缚功能的高灵敏度离子迁移谱仪，包括反应区(1)、第一栅网(2)、束缚区(3)、第二栅网(4)、迁移区(5)、电荷探测器(6)，其中第一栅网(2)、束缚区(3)和第二栅网(4)共同构成具有离子束缚能力的新型离子门，所述离子迁移谱仪，检测周期为20毫秒至30毫秒，其中离子门打开的时间约为150微秒至500微秒，除了离子门区域，迁移谱仪采用均匀的迁移电场，迁移电场强度为260V/cm至600V/cm，所述新型离子门，其结构由相互平行的第一栅网(2)和第二栅网(4)构成，栅网之间的距离是5毫米至1厘米，所述新型离子门，其电压施加情况是第一栅网(2)的电压为脉冲电压，第二栅网(4)是直流电压，新型离子门的工作原理是通过调节第一栅网(2)的电压来控制离子门的开启和关闭，当离子门关闭时，第一栅网(2)的绝对电势低于反应区最后一块极板的绝对电势，离子可以顺利通过第一栅网(2)进入束缚区(3)，同时第一栅网2的绝对电势等于或略大于第二栅网(4)，避免离子在第一栅网2处富集，影响后续离子进入束缚区(3)，也保证离子在离子门关闭的时间内，离子不会通过第二栅网(4)进入迁移区；当离子门开启时，第一栅网(2)的绝对电势会大于反应区最后一块极板的绝对电势，离子被阻断，不能通过第一栅网(2)，与此同时第一栅网(2)的绝对电势大于第二栅网(4)的绝对电势，高强度正向电场可以将上个周期离子门关闭时被束缚和储存的离子全部推入迁移区(5)，随后被电荷探测器(6)检测到，这样就实现了离子迁移谱的功能；

这种具有离子束缚功能的离子门是该高灵敏度离子迁移谱仪的特点，可以将离子门关闭时产生的离子束缚和储存在离子门中，传统的离子迁移谱是探测离子门打开时通过离子门的离子，而离子门关闭时产生的离子被舍弃，但是传统迁移谱检测周期中关门时间通常是开门时间的50-100倍，所以将离子门关闭时产生的离子束缚、储存和检测，可以提高检测效率；

该具有离子束缚功能的离子门，通过调节靠近反应区的第一栅网(2)的电势，在离子门关闭时，离子在电场的作用下进入两片栅网之间，栅网之间的一个正向弱电场，避免离子在第一栅网(2)处富集，影响后续离子进入束缚区(3)，同时也保证在一个关门周期内，离子不会穿过第二栅网(4)进入迁移区，在离子门开启时，第一栅网(2)和第二栅网(4)之间产生一个强电场，将束缚区(3)中的离子全部推入迁移区，随后被检测，最终探测的离子为离子门关闭时间内束缚的离子，与常规迁移谱检测相比，所能探测到的离子数目可以提高1-2个量级，能够显著的提高离子迁移谱的灵敏度；

该方法包括：通过对第一栅网(2)上施加脉冲电压实现离子门的打开与关闭，而第二栅网(4)只需要施加直流电压；在离子门关闭时，第一栅网(2)与反应区(1)保持均匀正向电场，保证离子能够在电场作用下顺利通过第一栅网(2)进入束缚区(3)，此时第一栅网(2)的绝对电势略大于或等于第二栅网(4)的绝对电势，第一栅网(2)和第二栅网(4)之间弱电场强度的范围为0至10V/cm，存在一个正向弱电场可以避免离子在第一栅网(2)处富集，影响后续离子进入束缚区(3)，同时由于电场很弱，离子门关闭的时间不能使得进入束缚区(3)的离子穿过该区域，离子全部被束缚和储存在束缚区(3)；在离子门打开时，第一栅网(2)的绝对电势大于反应区(1)最后一块极板的绝对电势，即形成一个反向电场，阻断后续离子的通过第一栅网(2)，此时第一栅网(2)的绝对电势同样大于第二栅网(4)的绝对电势，形成的高强度正向电场可以保证开门时间内，束缚区(3)中的离子可以全部进入迁移区，随后被电荷探测器(6)探测到，实现了离子迁移谱周期性检测离子的功能。