[实用新型]离子迁移管

说明书

本实用新型公开了一种离子迁移管，包括电离源装置、离子反应装置、离子漂移装置、离子检测装置和外管，离子反应装置、离子漂移装置、离子检测装置依次安装在外管内，电离源装置与外管的一端螺纹连接，并顶紧到离子反应装置上，外壳与外管的另一端螺纹连接，并顶紧到离子检测装置上，所述的离子漂移装置由绝缘环和电极环依次交叉排列组成，相邻的两个电极环之间由分压电阻焊接连接在一起，绝缘环和电极环的内孔空间构成离子迁移区。离子迁移管的外管和绝缘环都采用导热率高的陶瓷材料。本实用新型的有益效果是改善迁移管的密封结构，提高加热升温速率，减少迁移管在切换正负离子模式时的弛豫时间，简化工艺，并提高迁移管的一致性和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种离子迁移管。

背景技术

离子迁移谱(IMS)技术是20世纪70年代发展起来的一种微量化学物质的分析技术。离子迁移谱技术利用气相分子的电离和离子分子反应，产生待测物质离子，根据电场中离子迁移率的差异进行离子的分离和测定。离子迁移谱技术的原理和方法比常用的质谱分析技术要简单得多，在大气压下就可以进行样品的分离和分析，适合现场快速检测和分离。既可以用于气体样品的检测，也可以通过热解析方等方法用于液体样品甚至固体样品的检测。仪器容易实现便携式而且可靠性较高，成本较低。离子迁移谱是世界上最常用的快速检测技术之一，在许多领域都有广泛的应用，例如在对化学毒剂，爆炸物和毒品的痕量检测方面的应用已经相当的成熟。

离子迁移谱的基本原理是在大气压条件下，气相离子在外加电场中运动。不同种类的离子因质量、电荷数、碰撞截面等特性参数的差异，在均匀电场中具有不同的迁移速率，因而离子到达检测器所需要的时间不同，实现分离检测。离子迁移谱的核心部件是离子迁移管，主要由电离源，反应区，离子门，迁移区，栅网，和离子检测器构成。其中电离源的作用是直接电离样品分子，或者通过提供能够电离样品分子的反应试剂离子，经过分子离子反应机制使待测样品分子转化成离子。迁移管内离子的产生，分离，检测的过程，可以描述如下。载气携带样品分子进入离子迁移管，在反应区内被电离源直接电离，或者通过与反应试剂离子发生分子离子反应，形成相应的待测物质离子；在离子门的控制下，待测离子周期性的进入迁移区，在迁移电场的作用下，不同种类的离子因迁移速度的不同而先后到达离子检测器，形成电流信号；通过微电流放大器进行放大，并由数据采集卡进行采集，最终输入计算机系统进行数据处理，并绘出谱图。迁移区内通常使用与离子运动方向相反的漂气，在保证迁移区清洁的同时，可以提高离子迁移谱的分辨能力。

图1是离子迁移管的结构示意图。离子迁移管的原理和检测性能要求离子迁移管中的电场是均匀的，为了保证在迁移管内部建立一个径向(轴向)的均匀电场，通常都是使用金属导电环与绝缘体绝缘环交替组成的管状结构来实现，通过迁移管外部分压板的连接电极棒在相邻金属环上施加适当的电压差，在迁移管内产生所需的径向均匀电场。然而，组成管状的金属环和绝缘环之间的缝隙很难实现气密性。因此，为了同时保证离子迁移管的密闭性并建立比较均匀的电场，通常都采用一个绝缘材料所制成的内管来保证迁移管的密封。为了在迁移管中建立均匀的电场，需要在内管的外部交替套上平行的金属环和绝缘环，通过在这些金属电极环上分别施加不同的电压来实现迁移管内管中的径向均匀电场。每一个电极环上都带有一个电极棒与分压板相连。分压板位于迁移管之外，是由一系列高阻值电阻串联而成的分压电路，可以产生阶梯递降的电压，通过电极棒传递给迁移管电极。

为了减少迁移管检测仪的体积，降低仪器的复杂程度，通常使用单个离子迁移管，通过切换正负离子工作模式，来实现检测负离子样品和正离子样品的目的。然而，上述内管结构有一个主要缺陷，就是正负离子模式之间的切换需要比较长的时间。这是因为在正负离子模式进行切换的过程中，内管表面中间部位的那些吸附在内管管壁上的残留电荷有比较长的扩散距离因而需要比较长的扩散时间才能与内管两端的金属电极实现中和。