[发明专利]一种实现离子迁移谱单管同时检测正负离子的供电电源以及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子检测技术，具体涉及离子迁移管技术。

背景技术

离子迁移谱(IMS)是20世纪60年代末出现的，经过几十年的发展已成为基于分子水平上较成熟的现场痕量检测技术。离子迁移谱仪中的核心部件为离子迁移管。在离子迁移管中，样品分子在离化源的作用下，可以产生相应产物离子。将这些产物离子放置在大气环境恒定电场中，它们因受电场的加速和中性大气分子的碰撞减速，在宏观上就表现为获得了一个恒定的平均速度。由于不同的产物离子其荷质比、空间几何构型和碰撞截面不同，因而获得的平均速度也不同，所以在经过一段电场以后他们就被分离，先后到达探测器从而完成被检测的过程。

参见图1，其所示为传统的离子迁移管结构图。该结构的离子迁移管，其工作方式描述如下：待测样品的微粒进入离化区，在离化源(通常为⁶³Ni)的作用下通过质子夺取反应、电子附着反应、电子交换反应等生成相对稳定的产物离子。产物离子通过离子门的控制在同一时间内成批进入迁移区进行迁移。在经过一段电场以后他们就被分离，先后到达收集器形成微弱的脉冲电信号，从而完成被检测的过程。

在图1中Vg和Vd标注的位置即为离子迁移管的离子门，其结构由两个靠得很近的金属门栅(相互绝缘)，具体参见图2。

在图1中，Vi为离化区电压，Vg为第一个离子门栅的电压，Vd为第二个离子门栅的电压，同时第二个离子门栅电压又是迁移区的起始端电压(迁移区上的各电极电压由电阻分压获得)，管体外壳和收集器为零电位。在离子门关闭的情况下，各电极电压分别为|Vi|＝V1、|Vg|＝V2、|Vd|＝V3，其高低关系如下：

V1>>V3>V2>>0

在开门的瞬间，Vg将被施加一个同原先电压极性相同的脉冲，幅度为ΔV，这时又有如下关系：

V1>>(V2+ΔV)>V3>>0

显然在离子门关闭时，离子门两个门栅间有一个与迁移区电场方向相反的电场，离子无法通过。在开门瞬间，反向电场被纠正，离子被允许通过。

参见图3，其所示为传统离子迁移管的供电方式。由图可知，在传统的离子迁移谱仪中，离子管上各级电压的通常由一组高压电源通过电阻分压获得。

通过上述的传统离子迁移管的工作以及供电方式可知，传统离子迁移管弊端在于高压电源的接法极性决定了离子迁移管的工作模式。当高压电源连接为正电源时离子迁移管工作在正离子模式下(主要针对毒品和极个别爆炸物的检测)，当高压电源连接为负电源时离子迁移管工作在负离子模式下(主要针对大多数爆炸物的检测)。传统的离子迁移谱仪一次分析只能工作在一种模式下，这给仪器在现场的应用带来一定的不便。

专利号为200910265443.2的中国专利，公开了一种双极型离子迁移管，为了能够同时全面地反映待测物被离子源电离所产生的正、负产物离子信息，其对离子迁移管的结构进行非常大的改动，使得离子迁移管的结构变得非常的复杂，这将大大影响离子迁移管工作的稳定和可靠性，除此之外，其操作也表的复杂、成本也将大大提高。

发明内容

针对上述现有离子迁移管所存在的问题，本发明的目的在于提供一种实现离子迁移谱单管同时检测正负离子的供电电源。

在此基础上，本发明还提供一种用于传统离子迁移谱单管同时检测正负离子的方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下的目的：

一种实现离子迁移谱单管同时检测正负离子的供电电源，所述供电电源包括高压电源以及分压电阻，该供电电源还包括极性转换电路，所述极性转换电路在离子迁移谱单管检测分析时将高压电源的正、负极正负交替加到分压电阻的高、低两端，使得离子迁移谱单管在一次分析中同时检测正负离子。

在该供电电源的优选方案中，所述极性转换电路中包括四个高压场效应管，所述四个高压场效应管通过有效开合，将高压电源的正、负极正负交替加到分压电阻的高低两端。

再进一步的，所述高压电源的正极连接到第一高压场效应管的漏极和第三高压场效应管的漏极，高压电源的负极连接到第二高压场效应管的源极和第四高压场效应管的源极；第一高压场效应管的源极连接到第二高压场效应管的漏极，并作为输出连接至分压电阻的一端，第三高压场效应管的源极连接至第四高压场效应管的漏极，并作为输出连接至分压电阻的另一端。

进一步的，每个高压场效应管由光耦驱动器驱动。