漂移時(shí)間離子遷移譜裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及離子遷移技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種漂移時(shí)間離子遷移譜裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 離子遷移譜技術(shù)（ionmobilityspectrometry,IM巧是20世紀(jì)六屯十年代發(fā)展 起來(lái)的一種痕量化學(xué)物質(zhì)分析檢測(cè)技術(shù)，利用在一定溫度、氣壓氛圍和電場(chǎng)中，具有不同形 狀大?。ㄔ摋l件下的碰撞截面Q)和帶電情況（電荷大小Z)的離子，其遷移速率不同運(yùn)一 特點(diǎn)，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品成分的分析。IMS的原理和方法都很簡(jiǎn)單，適合現(xiàn)場(chǎng) 快速檢測(cè)或分析，即可用于氣體樣品的檢測(cè)也可用于液體樣品的分析。其儀器可制成便攜 式，并具有可靠性高、成本低廉的優(yōu)勢(shì)。與通常的質(zhì)譜、色譜分析等檢測(cè)技術(shù)相比，IMS具有 儀器簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、功耗低、靈敏度高和分析時(shí)間短等許多優(yōu)點(diǎn)。從技術(shù)層面來(lái)說(shuō)， 除了漂移時(shí)間離子遷移譜（化ift1:ubeionmobilityspectrometry,DTIM巧W外，還有吸 氣式（或氣路開(kāi)放式）離子遷移譜和高場(chǎng)離子譜等多種方法或技術(shù)。
[0003] DTIMS是一種基于離子形狀大?。ㄅ鲎步孛妫┖蛶щ娗闆r的分離技術(shù)，離子源電離 出的分析物離子通過(guò)各種方式引入到具有一定電場(chǎng)強(qiáng)度的漂移管前端，在電場(chǎng)的作用下， 運(yùn)些離子通過(guò)周期性開(kāi)啟的離子口進(jìn)入漂移區(qū)，在漂移管中與中性的氣體分子不斷發(fā)生碰 撞，由于不同離子的碰撞截面不同，發(fā)生碰撞的幾率不同，從而表現(xiàn)為離子群遷移速率不 同，使得不同的離子得到分離，先后到達(dá)收集極被檢測(cè)到。
[0004] 離子束在電場(chǎng)作用下，W-定的速度（遷移速率）通過(guò)漂移管。離子的遷移速度 Vm(cm/s)與電場(chǎng)強(qiáng)度E(V/cm)成正比，可表示為： 陽(yáng)005] Vm=?。?)
[0006] 其中，K稱為離子的電遷移率，單位（cm2/V-S)。在長(zhǎng)度為L(zhǎng)的漂移管中，離子的 漂移時(shí)間可表示為：
[0007] Tm=LAm=IVKE似
[0008] 檢測(cè)不同時(shí)間到達(dá)收集極的離子的信號(hào)，即可得到離子遷移率的大小。
[0009] 根據(jù)離子的漂移時(shí)間，和儀器的測(cè)試條件等信息，可W得到離子的碰撞截面：
|；0〇11]與行波場(chǎng)離子遷移譜（travellingwaveionmobilityspectrometiT，TWIIVB)、高場(chǎng)非對(duì)稱波形離子遷移譜（hi曲-fieldasymmetricwaveformionmobility spectrometry,FAIIVB)或差分遷移譜（differentialmobilityspectrometry,DIVB)不同， 漂移時(shí)間離子遷移譜無(wú)需大量的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，就可W根據(jù)測(cè)量結(jié)果直接得到離子的碰撞截 面，運(yùn)是與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息相關(guān)的信息，因而也是該技術(shù)最大的特點(diǎn)之一。
[0012] 國(guó)內(nèi)外對(duì)DTIMS開(kāi)展了大量的研究，在其發(fā)展過(guò)程中，很多研究工作者對(duì)其進(jìn)行 了多方面的改進(jìn)。然而有幾個(gè)問(wèn)題始終困擾者離子遷移譜的使用者：復(fù)雜基質(zhì)條件下目標(biāo) 峰的識(shí)別和定量；反應(yīng)離子的存在，造成譜圖的辨識(shí)度降低；離子結(jié)構(gòu)組成更深層次的研 究。運(yùn)些問(wèn)題的存在，在一定程度上限制了DTIMS的進(jìn)步和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 基于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種漂移時(shí)間離子遷移譜裝置，其可W簡(jiǎn) 化譜圖、提高譜圖信噪比、還可去除反應(yīng)離子的干擾，有利于對(duì)物質(zhì)進(jìn)行更深入的研究。
[0014] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用W下技術(shù)方案：
[0015] 一種漂移時(shí)間離子遷移譜裝置，包括漂移管，所述漂移管包括：第一離子口、第二 離子口W及出口柵網(wǎng)，通過(guò)控制所述第二離子口的狀態(tài)，控制在所述第一離子口與所述第 二離子口之間的前漂移區(qū)電遷移后的樣品離子的狀態(tài)，在所述第二離子口的狀態(tài)為開(kāi)啟狀 態(tài)時(shí)，所述電遷移后的樣品離子通過(guò)所述第二離子口進(jìn)入所述第二離子口與所述出口柵網(wǎng) 之間的后漂移區(qū)，并通過(guò)所述出口柵網(wǎng)到達(dá)檢測(cè)器。
[0016] 根據(jù)如上所述的本發(fā)明實(shí)施例的漂移時(shí)間離子遷移譜裝置，其通過(guò)雙離子口的設(shè) 置，與常規(guī)的單離子口漂移時(shí)間離子遷移譜相比，通過(guò)第二個(gè)離子口的狀態(tài)進(jìn)行控制，可W 對(duì)已經(jīng)在前漂移區(qū)分離開(kāi)的電遷移后的樣品離子做進(jìn)一步的處理，例如通過(guò)對(duì)第二離子口 的開(kāi)啟、關(guān)閉狀態(tài)的控制，可W實(shí)現(xiàn)選擇性的通過(guò)，W實(shí)現(xiàn)離子隔離、離子去除功能，通過(guò)對(duì) 第二離子口的電壓控制，還可W實(shí)現(xiàn)串級(jí)粒子遷移譜，對(duì)碎片離子進(jìn)行分析，從而可W簡(jiǎn)化 譜圖、提高譜圖信噪比、還可去除反應(yīng)離子的干擾，可W在各種功能之間方便地切換，有利 于對(duì)物質(zhì)進(jìn)行更深入的研究。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是一個(gè)實(shí)施例中本發(fā)明的漂移時(shí)間離子遷移譜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本 發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅用W解釋本發(fā)明， 并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019] 一個(gè)實(shí)施例中的本發(fā)明的漂移時(shí)間離子遷移譜裝置，包括有漂移管，其中，該漂移 管包括：第一離子口、第二離子口W及出口柵網(wǎng)，通過(guò)控制所述第二離子口的狀態(tài)，控制在 所述第一離子口與所述第二離子口之間的前漂移區(qū)電遷移后的樣品離子的狀態(tài)，其中，在 所述第二離子口的狀態(tài)為開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，所述電遷移后的樣品離子通過(guò)所述第二離子口進(jìn)入 所述第二離子口與所述出口柵網(wǎng)之間的后漂移區(qū)，并通過(guò)所述出口柵網(wǎng)到達(dá)檢測(cè)器。
[0020] 基于本實(shí)施例中的裝置，一個(gè)具體的工作原理可W是如下所述：
[0021] 離子源產(chǎn)生的離子進(jìn)入第一離子口與離子源之間的反應(yīng)區(qū)，在反應(yīng)區(qū)中與反應(yīng)區(qū) 中的樣本氣體相互碰撞或發(fā)生氣體反應(yīng)，形成樣品離子，第一離子口周期性地開(kāi)啟，將樣品 離子W脈沖形式注入第一離子口與第二離子口之間的前漂移區(qū)，樣品離子在前漂移區(qū)中發(fā) 生電遷移，到達(dá)第二離子n，通過(guò)控制第二離子口的狀態(tài)，控制電遷移后的樣品離子的狀 態(tài)。其中，在第二離子口的狀態(tài)為開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，電遷移后的樣品離子通過(guò)第二離子口進(jìn)入第 二離子口與出口柵網(wǎng)之間的后漂移區(qū)，并通過(guò)出口柵網(wǎng)到達(dá)檢測(cè)器。
[0022] 根據(jù)如上所述的本發(fā)明實(shí)施例的漂移時(shí)間離子遷移譜裝置，其通過(guò)雙離子口的設(shè) 置，與常規(guī)的單離子口漂移時(shí)間離子遷移譜相比，通過(guò)第二個(gè)離子口的狀態(tài)進(jìn)行控制，可W對(duì)已經(jīng)在前漂移區(qū)分離開(kāi)的電遷移后的樣品離子做進(jìn)一步的處理，例如通過(guò)對(duì)第二離子口 的開(kāi)啟、關(guān)閉狀態(tài)的控制，可W實(shí)現(xiàn)選擇性的通過(guò)，W實(shí)現(xiàn)離子隔離、離子去除功能，通過(guò)對(duì) 第二離子口的電壓控制，還可W實(shí)現(xiàn)串級(jí)粒子遷移譜，對(duì)碎片離子進(jìn)行分析，從而可W簡(jiǎn)化 譜圖、提高譜圖信噪比、還可去除反應(yīng)離子的干擾，可W在各種功能之間方便地切換，有利 于對(duì)物質(zhì)進(jìn)行更深入的研究。
[0023] 圖1中示出了一個(gè)具體示例中的漂移時(shí)間離子遷移譜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1 所示，該具體示例中的漂移時(shí)間離子遷移譜裝置包括有漂移管20,同時(shí)還可W包括有離子 源10、檢測(cè)器30。其中，漂移管20包括有第一離子口 22、第二離子口 24W及出口柵網(wǎng)26， 離子源10與第一離子口 22為反應(yīng)區(qū)21，第一離子口 22與第二離子口 24之間為一個(gè)漂移 區(qū)（本發(fā)明實(shí)施例中稱之為前漂移區(qū)）23,第二離子口 24與出口柵網(wǎng)26之間為另一個(gè)漂移 區(qū)（本發(fā)明實(shí)施例中稱之為后漂移區(qū)）25,出口柵網(wǎng)26與檢測(cè)器30相連接。通過(guò)對(duì)第二離 子口 24的狀態(tài)進(jìn)行控制，可W對(duì)已經(jīng)在前漂移區(qū)23分離開(kāi)的離子選擇性通過(guò)，實(shí)現(xiàn)離子隔 離、離子去除的功能，還可W通過(guò)離子碰撞誘導(dǎo)解離，實(shí)現(xiàn)串級(jí)遷移譜分析，并且可W在各 種功能之間方便地切換。
[0024] 結(jié)合圖1中所示的裝置，其中一個(gè)具體的工作過(guò)程可W是如下所述：
[00巧]離子源10產(chǎn)生的初級(jí)離子（還可能包括團(tuán)簇離子或帶電液滴等），在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng) 或一定的初動(dòng)能條件下向漂移管20運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)入反應(yīng)區(qū)21，在反應(yīng)區(qū)21中與背景氣體相互 碰撞或與樣品氣體反應(yīng)，形成樣品離子；
[00%] 第一離子口 22周期性地開(kāi)啟，讓反應(yīng)區(qū)21中形成的樣品離子W脈沖形式注入到 前漂移區(qū)23,在電場(chǎng)和氣體碰撞的同時(shí)作用下，離子發(fā)生電遷移，由于具有不同碰撞截面的 離子與氣體發(fā)生碰撞的幾率不同，受到的阻力