[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

说明书

本发明公开了一种具有离子束缚功能的高灵敏离子迁移谱仪及方法，采用两层平行的金属栅网作为离子门，通过调控栅网的电压，实现离子门的开启与关闭。当离子门关闭时产生的离子会被束缚和储存在两片栅网之间，当离子门打开时，储存的离子被推入迁移区，随后被电荷探测器所检测。在离子迁移谱中，一个周期内，离子门关门时间是离子门打开时间的50‑100倍，即离子门关闭时间产生的离子的数目是离子门开门时间产生的离子数目的50‑100倍，本发明对离子门关闭时间产生的离子进行束缚、储存和检测，信号强度可提升1‑2个量级，可以显著提高离子迁移谱的灵敏度，提升离子迁移谱的性能。

技术领域

本发明属于分析仪器与检测领域，具体涉及一种具有离子束缚功能的高灵敏离子迁移谱仪及方法。该离子迁移谱仪采用了特殊的离子门设计，可以实现离子束缚和储存，显著的提高迁移谱仪的灵敏度。

背景技术

离子门是离子迁移谱仪的核心器件之一。通过离子门的关闭和打开，反应区的离子可以周期的进入迁移区，经过分离被探测器检测。

常规的离子迁移谱仪中，一个完整周期内，离子门关门时间通常是开门时间的50-100倍，即关门时间远远大于开门的时间，但是在探测离子时，离子迁移谱仪只能探测到开门时间内通过离子门的离子数目，而关门时间产生的大量离子，则被忽视，造成离子的浪费。

对于传统的直线型离子迁移谱，目前尚没有技术可以实现将关门期间产生的离子束缚并储存，为下一个周期的探测做准备。本发明通过两片平行栅网，实现了离子的束缚和储存，可以显著的提高离子迁移谱仪的灵敏度。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：克服现有离子迁移谱仪中离子门开门时，通过的离子数目少，探测灵敏度低的困难，提供了一种具有离子束缚功能的高灵敏离子迁移谱仪及方法，利用具有离子束缚能力的新型离子门可以实现将离子门关门期间的离子束缚并储存，提高离子迁移谱的灵敏度。另外，通过调节离子门的电压，可以提高离子迁移谱的分辨率。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种具有离子束缚功能的高灵敏离子迁移谱仪，包括反应区、第一栅网、束缚区、第二栅网、迁移区和电荷探测器，第一栅网、束缚区和第二栅网组成的具有离子束缚能力的离子门。

其中，第一栅网和第二栅网将离子迁移谱仪分割为电离区、束缚区和迁移区。

其中，第一栅网和第二栅网是相互平行的两片栅网，且两片栅网之间的距离为5毫米至1厘米。

其中，脉冲电压施加在第一栅网，第二栅网上施加恒定电势。

其中，离子门关闭期间，第一栅网与反应区之间保持均匀电场；第一栅网的绝对电势绝对值略大于或等于第二栅网的绝对电势，束缚区电场强度的范围为0-10V/cm，在此电场强度下，关闭时间不会导致离子通过第二栅网，实现离子束缚于储存功能；第二栅网与迁移区之间同样保持均匀电场。

其中，离子门打开期间，第一栅网的电势绝对值大于反应区最后一块极板的绝对电势，形成反向电场，阻断离子的通过；此时第一栅网的绝对电势同样大于第二栅网的绝对电势，在束缚区中形成一个正向迁移电场，束缚区中储存的离子，将在电场作用下被注入迁移区；第二栅网与迁移区之间同样保持均匀电场。

其中，实现对离子门关闭期间的离子进行束缚、储存和探测，与传统的离子迁移谱相比，可检测离子数目可以提高1至2个量级，会显著提高离子迁移谱的灵敏度。