[发明专利]一种离子迁移谱的离子接收装置

说明书

技术领域

本发明为离子迁移谱提供了一种新型的离子接收装置。该装置结合凹面型法拉第盘，在提高离子迁移谱分辨率的同时保持了其原有的灵敏度。

背景技术

离子迁移谱（Ion Mobility Spectrometry,IMS）技术是20世纪70年代出现的一种分离检测技术，与质谱、色谱等传统技术相比，其具有结构简单、灵敏度高、分析速度快等特点，适于现场使用。离子迁移谱仪的核心部件是迁移管，主要由电离源、离子门、迁移区和离子接收装置组成。离子源使样品分子、N₂、O₂和水蒸气电离，产生的离子很容易与分子发生离子分子反应，得到多种产物离子。离子在电场的驱使下通过周期性开启的离子门进入迁移区，与逆流的中性漂气分子不断地碰撞，由于这些离子在电场中具有不同的迁移速率，使得不同的离子得到分离，先后到达离子接收装置。

若将一个半径为7mm的平面圆形法拉第盘按半径的四等分分为4个同心的法拉第盘，由内向外分别编号1、2、3、4，并将它们作为离子迁移谱的离子接收极，测得的O₂^-图谱如图1所示。由于迁移管内的电场、温度场等并不是完全均匀，因此即使是同一种离子，由于在纵向分布上的不同，其到达离子接收极的时间也会存在差异，从而在一定程度上增大了离子峰的峰宽，限制了离子迁移谱的分辨率。通过缩小法拉第盘面积，可在一定程度上提高离子迁移谱的分辨率，但与此同时也损失了一定的灵敏度。

为了在离子迁移谱灵敏度不受影响的基础上提高分辨率，本发明为离子迁移谱设计了一种新型的离子接收装置，该装置以凹面型法拉第盘作为离子接收极。对于同种离子来说，偏离中心轴线越远的离子越早到达离子接收极，可抵消其因电场、温度场不均匀等因素带来的滞后时间，从而减小离子峰的峰宽，进而提高离子迁移谱的分辨率。

发明内容

本发明设计了一种离子迁移谱的离子接收装置，包括底座、屏蔽电极、绝缘垫、法拉第盘、栅网。

法拉第盘的离子接收面为凹面型，凹面曲率半径可调；

法拉第盘的离子接收面的法线与离子的迁移方向和底座的中心轴线平行；法拉第盘的底端通过信号线与信号放大器相连。

法拉第盘前端设置栅网，栅网与法拉第盘之间存在间隙，栅网通过导线与外接直流电源相连。

绝缘垫位于屏蔽电极和法拉第盘之间；

绝缘垫的中心轴线与法拉第盘的离子接收面的法线平行。

屏蔽电极的中心轴线与法拉第盘的离子接收面的法线平行；屏蔽电极通过导线接地。

底座通过导线接地。

本发明的有益效果在于：由于本发明中采用了凹面型法拉第盘作为离子接收极，对于同种离子来说，偏离中心轴越远，越早到达法拉第盘，因此可以在一定程度上抵消因电场、温度场不均匀等因素引起的离子峰展宽，从而提高离子迁移谱的分辨率，同时也保证了其原有的灵敏度。

附图说明

图1为4个同心法拉第盘上采集的O₂^-离子迁移谱图。

图2为本发明中离子迁移谱的离子接收装置的结构示意图。

其中，1为底座，2为屏蔽电极，3为绝缘垫，4为法拉第盘，5为栅网。

具体实施方式

本发明设计了一种离子迁移谱的离子接收装置，包括底座1、屏蔽电极2、绝缘垫3、法拉第盘4、栅网5。

法拉第盘的离子接收面为凹面型，凹面曲率半径可调；

法拉第盘的离子接收面的法线与离子的迁移方向和底座的中心轴线平行；法拉第盘的底端通过信号线与信号放大器相连。

法拉第盘前端设置栅网，栅网与法拉第盘之间存在间隙，栅网通过导线与外接直流电源相连。

绝缘垫位于屏蔽电极和法拉第盘之间；

绝缘垫的中心轴线与法拉第盘的离子接收面的法线平行。

屏蔽电极的中心轴线与法拉第盘的离子接收面的法线平行；屏蔽电极通过导线接地。

底座通过导线接地。

来自迁移管迁移区的离子透过栅网到达法拉第盘，在法拉第盘上产生的微电流通过信号线传输至信号放大器，由信号采集卡对放大的信号进行采集，并通过显示器输出。