[发明专利]一种空间聚焦的圆锥形高场非对称波形离子迁移管

说明书

技术领域

本发明涉及大气压下快速分离分析技术领域，具体地说是一种空间聚焦的圆锥形高场非对称波形离子迁移管。

背景技术

高场非对称波形离子迁移谱技术具有检测灵敏度高，设备简单，体积小，便于携带，检测成本低等优点，越来越受到人们的重视。目前，它可以被应用爆炸物的监测，毒品稽查，生化战剂的检测等许多领域。

高场非对称波形离子迁移谱是基于传统离子迁移谱技术不断发展起来的一门物质分析检测技术，首次公开报道是在1993年，由前苏联Buryakov等提出。它是基于离子在高场（E/N>40 Td，1 Td=10^-17 Vcm²）、低场（E/N<2 Td）中离子迁移率变化来实现不同物质的检测。非对称场离子迁移谱的原理如下：以载气使物质离子垂直于电场方向通过漂移区，漂移区施加以射频正负切换的非对称场，整个射频周期内，电压的时间平均值为零。这样，在高低场区段内，离子以迁移率K沿电场都有一垂直位移，但是，若高场与低场下的迁移率不同，在一个周期内离子总体上将在垂直于方向上离开原来的位置，产生一个净位移。经过一定时间的积累，离子的这种位移将使其打到极板上而被中和。为了使这种离子顺利通过检测区，可以在原来的电场上叠加一直流电场，当所加直流电场适当时，离子在垂直方向上的净位移为零，进而可以顺利通过检测通道被检测到。通过扫描上述的直流电场，就可以检测不同的离子。

高场非对称波形离子迁移谱可以实现同分子量不同结构的化合物的分离，与质谱结合可以实现同分异构体的分离分析；另外，在蛋白质分析领域，高场非对称波形离子迁移谱可以作为质谱的预分离前级，消除低分子量的化合物进入质谱，极大减小背景噪声，提高信噪比，将灵敏度提高3个量级。传统高场非对称波形离子迁移谱与质谱联用时，仅仅能够实现某一点处离子进入质谱（Journal of the American Society for Mass Spectrometry 1999; 10: 492–501.），离子利用率低，灵敏度差。而后为改善离子利用率，提出了一种圆顶结构（Analytical Chemistry 2005; 77: 6381–6388.），可以改善利用率，但是加工难度大。

发明内容

本发明目的是提供一种空间聚焦的圆锥形高场非对称波形离子迁移管，本发明离子分离区采用圆锥形设计，实现了大气压条件下离子的空间聚焦，提高了检测灵敏度；另外，与质谱联用时，更加适用于与质谱进样口的无缝对接，极大提高离子进样效率，从而提高检测灵敏度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种空间聚焦的圆锥形高场非对称波形离子迁移管，其特征在于：包括有依次排列且同轴设置的样品入口（1）、离子源（3）、圆锥形分离电极対、屏蔽电极（8）、法拉第盘检测电极对和气体出口（11）；所述圆锥形分离电极对包括内电极（5）、外电极（6），内电极（5）为圆锥形且与外电极（6）相互平行，内电极（5）靠近离子源（3）的一端为锥底、靠近法拉第盘检测电极对的一端为锥尖；所述法拉第盘检测电极对包括有两个法拉第盘检测电极（9）；所述气体入口（1）设置在离子源（3）的前端，气体出口（11）设置在法拉第盘检测电极对的后端，屏蔽电极（8）设置在圆锥形分离电极对与法拉第盘检测电极对之间。

所述的空间聚焦的圆锥形高场非对称波形离子迁移管，其特征在于：所述内电极（5）的锥尖在轴线所在平面的投影夹角（12）在0到180°之间。

所述的空间聚焦的圆锥形高场非对称波形离子迁移管，其特征在于：所述内电极（5）与外电极（6）的间距在0到1cm之间。

所述的空间聚焦的圆锥形高场非对称波形离子迁移管，其特征在于：所述圆锥形分离电极対中，一电极通过导线与高场非对称性射频电源和补偿电源相连，另一电极通过导线与地相连。

本发明的优点是：

本发明可以实现大气压下离子的空间聚焦，将环状离子团汇聚为点状离子团，提高了离子浓度，从而提高了独立检测时的灵敏度；同时，用质谱替代屏蔽电极和法拉第盘检测电极，可以极大提高离子的利用效率，提高质谱的检测灵敏度；本发明结构简单、加工方便，易于批量化生产。

附图说明

图1为空间聚焦的圆锥形高场非对称波形离子迁移管的切面示意图。

具体实施方式

本发明的空间聚焦的圆锥形高场非对称波形离子迁移管的切面示意图如图1所示。