[发明专利]具有离子改性的离子迁移谱仪

说明书

离子改性离子迁移谱仪(100)包括样本入口(108)，该样本入口包括被布置成允许气态流体样本从环境压力区域流至离子迁移谱仪的低压区域以被离子化的孔；控制器(200)，被布置成控制所述低压区域中的气压低于环境压力；以及离子改性器(126、127、202)，被配置成对低压区域中的离子进行改性，其中所述离子从气体样本获得。

技术领域

本公开涉及装置和方法，并且尤其涉及谱仪和谱分析方法。

背景技术

离子迁移谱仪(IMS)可以通过使材料(例如，分子、原子)离子化并测量所得到的离子在已知电场下穿过漂移气体行进已知距离所花费的时间来从感兴趣样本中识别材料。每个离子的飞行时间可以通过检测器来测量，并且飞行时间与离子的迁移率相关联。离子的迁移率与其质量和几何结构有关。因此，通过测量检测器中离子的飞行时间，推断离子的身份是可行的。这些飞行时间可以图形地或数字地被显示为等离子图。其它类型的谱仪(诸如质谱仪)根据离子的质荷比来分析离子。

为了改善谱仪识别感兴趣样本中的离子的能力，建议使用射频(RF)电场来对些离子进行改性(modify)(例如通过分裂它们)以提供附加信息，该附加信息可以被用于推断离子的身份。这可以改善解决离子之间差异的能力。在存在污染物时执行测量的情况下，或在困难的操作条件下，或者在样本包括具有类似几何结构和质量的情况下等，离子改性是有助于离子迁移谱仪的检测和识别离子的能力的一种方式。通过离子改性的过程产生的离子可以被称为“子离子”，并且产生子离子所用的离子可以被称为“母离子”。

期望增加被改性以提供子离子的母离子的比例，并且还期望增加离子改性过程的能量效率。

附图说明

现在将仅通过参考附图的示例的方式来描述本公开的实施方式，其中：

图1是穿过谱仪的部分截面的图示；

图2示出谱仪的示意图；

图3A示出谱仪的第二示意图；以及

图3B示出谱仪的另一示意图

在附图中，相同的附图标记被用于指示相同的元件。

具体实施方式

本公开的方面涉及应用能量来对从感兴趣的样本获得的离子进行改性，其中能量诸如交变电场和/或热量。该能量通常升高离子的有效温度并且可以促使它们与其自身或与在其中运载它们的气体的分子发生更频繁和高能的碰撞。现在已经发现，在离子改性在低压(例如，低于大气压力)下被执行的情况下，被转换成子离子的母离子的比例可以被增加。

本公开的方面提供离子迁移谱仪，包括被布置成允许气体样本从环境压力区域通过而到达离子迁移谱仪的低压区域的样本入口，以及被布置成控制低压区域中的气压低于环境压力的的控制器。低压区域中的压力可以是低于环境压力至少200mb，例如在低于环境压力150mb和低于环境压力800mb之间。离子改性器(modifier)被布置成在低压区域中对离子进行改性。样本入口可以包括孔，诸如针孔入口，被布置成允许气体样本流过入口。在一些其它实施方式中，样本入口可以包括被布置成允许气体样本扩散通过入口的膜。

该低压区域可以包括离子迁移谱仪的漂移区域或者可以在谱仪的引入阶段(intake stage)中被提供。漂移气体流可以沿着漂移区域向着样本入口孔被提供。控制器可以控制漂移气体流以控制低压区域中的压力。

样本入口可以包括孔，该孔可以是可控制以打开来获得携带样本通过样本入口的气体流，并且还可控制以限制流通过样本入口，例如阻挡，例如关闭样本入口。操作离子改性器施加能量以对离子进行改性所用的定时可以基于打开和/或关闭样本入口所用定时而被选择。例如，离子改性器可以被操作以使得能量的施加与样本入口孔的打开一致。操作离子改性器的定时可以是基于样本入口孔的操作，例如两个可以是同步的。