[发明专利]一种利用交流叠加方法控制离子门的离子迁移谱仪及方法

说明书

技术领域

本发明属于分析仪器与检测领域，具体涉及一种利用交流叠加方式控制离子门的离子迁移谱仪及方法。

背景技术

离子门是离子迁移谱仪器的核心部件之一。通过控制离子门的开关，迁移管反应区的离子可离子周期性地进入迁移区，经分离后被检测器探测。

在常用的离子迁移谱仪中，离子门的控制方式如图1所示，脉冲信号经过驱动电源放大后，直接叠加到离子门所在平面处的迁移电场上，经放大后的脉冲电压是浮地电压，即这个电压是不能用迁移管的加速电场的地作参考。因此离子门脉冲驱动电源是一个完全对地隔离的高压脉冲放大电源，隔离电压一般要大于3000V以上，价格昂贵，提高了离子迁移谱仪器的成本。并且，由于离子门两端是均匀电场，离子门开关时，电场的变化对离子的运动轨迹无影响，因此在其他参数固定的条件下，离子迁移谱仪的分辨率或信号强度是固定值。

发明内容

本发明技术解决的问题：克服现有离子迁移谱仪中浮地离子门脉冲电源的高成本和复杂电路，提供一种利用交流叠加方法控制离子门的离子迁移谱仪及方法，利用这种交流叠加方法控制离子门，离子门高压脉冲电源无需浮地隔离，降低了离子迁移谱仪的器件成本。另外，通过改变离子门两组金属丝之间电势差绝对值的大小，可提高离子迁移谱的分辨率或增大其信噪比，丰富离子迁移谱仪的功能。

本发明技术解决方案：一种利用交流叠加控制离子门的离子迁移谱仪，包括一组串联电阻电路(1)、导线(2)、高压电源(3)、电位器(4)、导线(5)、地线(6)、第一组离子门金属丝(7)、分压电阻电路(8)、第二组离子门金属丝(9)、离子门的高压脉冲电源(10)和离子信号检测器(11)；所述串联电阻电路(1)一端通过导线(2)和离子迁移管高压电源(3)连接，另一端连接电位器(4)；电位器(4)通过导线(5)和地线(6)相连；第一组离子门金属丝(7)和迁移管上的分压电阻电路(8)相连，第二组离子门金属丝(9)和串联电阻电路(1)中的A点相连；在离子门高压脉冲电源(10)无脉冲信号输入到离子门时，调整电位器(4)阻值大小，改变第一组离子门金属丝(7)、第二组离子门金属丝(9)之间的电势差，该电势差的大小确保够完全阻止离子从反应区进入到迁移区，实现关闭离子门的功能；在有脉冲信号输入时，脉冲的大小和极性使第一组离子门金属丝(7)和第二组离子门金属(9)之间的电压相等，离子门打开，离子通过离子门从反应区进入迁移区被离子信号检测器(11)检测，这样即实现了离子迁移谱的功能。

所述串联电阻，其总阻值是迁移管上分压电阻总阻值的3倍以上，电阻类型可以是碳膜电阻、合成碳膜电阻、有机实心电阻、无机实心电阻、金属膜电阻、氮化膜电阻、沉积膜电阻、玻璃釉膜电阻、线绕电阻。

所述电位器，调解其电阻值，确保离子门两组金属丝电势差足以使离子门关闭。电位器类型可以是线绕电位器、合成碳膜电位器、金属玻璃釉电位器、有机实芯电位器、导电塑料电位器、金属箔电位器、金属膜电位器和金属氧化膜电位器。

本发明方法的实现过程如下：离子门中的一组离子门金属丝和迁移管上的分压电阻电路中B点相连，另一组离子门金属丝和串联电阻电路中的A点相连。在离子门脉冲电源无脉冲信号输入到离子门时，调整电位器阻值，使两组金属丝间的电势差足够高，使离子门关闭，离子不能从反应区进入迁移区；离子门脉冲信号输入时，脉冲的大小和极性使离子门两组金属丝间的电压相等，离子门打开，离子可以通过离子门从反应区进入迁移区被离子信号检测器检测，实现了离子迁移谱周期性检测离子的功能。

本发明与现有技术相比的优点在于；

(1)本发明利用交流叠加方式，通过调节电位器的阻值，改变离子门两组离子门金属丝之间的电势差，在无脉冲信号输入时，关闭离子门；在有脉冲信号输入时，离子门打开。利用这种交流叠加控制离子门的方式，离子门脉冲电源无需浮地隔离，降低了其制作成本。

(2)本发明通过交流叠加方式控制离子门，在离子门关闭期间，迁移管内存在非均匀电场。改变离子门两组离子门金属丝电势的绝对值，可获得分辨率提高的离子迁移谱(适合于含有多种物质的复杂体系的分析)或信噪比增大的离子迁移谱(适合于对低浓度样品的分析)。

附图说明

图1为传统离子迁移谱中离子门驱动方式和驱动电源的接法示意图；

图2为本发明的一种利用交流叠加控制方法离子门的离子迁移谱仪示意图；

图3为本发明的利用交流叠加方法控制离子门时，当第二组离子门金属丝的电势绝对值大于第一组离子门金属丝的电势绝对值时，迁移管内的电场分布图；