[发明专利]一种痕量化合物测量装置及其测量方法

说明书

本发明公开了一种痕量化合物测量装置及其测量方法，包括：电极A、电极B、离子源、阵列检测器和绝缘材料；电极A和电极B相对设置，电极A表面设置有离子引入狭缝，电极B表面设有离子引出狭缝；离子源设置于电极A外侧；阵列检测器设置于电极B外侧；绝缘材料、电极A和电极B形成离子分离通道；离子分离通道前后设气体引入和气体引出接口；离子分离通道中，离子由离子引入狭缝引入，经由离子分离通道后在电场引导下经离子引出狭缝引出在阵列检测器上得到信号。本发明的优点是：从行为学和统计学上验证了实验的准确性。扩展了传统ERP，将诱发电位应用于脑信息加工的研究中。对神经科学的发展具有重要意义。

技术领域

本发明涉及分析仪器技术领域，特别涉及一种大气压下高灵敏度的痕量化合物测量装置及其测量方法。

背景技术

在食品安全、环境保护、国土安全等领域，对具有危害性的化合物进行高灵敏度测定非常重要。通常来说，痕量化合物的高灵敏度测定方法包括色谱法、光谱法、质谱法等。如果需要对多种化合物进行检测，有必要对这些化合物进行快速的分离，如气相色谱、液相色谱、毛细管电泳等，但这些方法通常分离速度比较慢或装置难于微型化，不能满足现场和快速检测的需要，质谱法需要真空环境，因而难于微型化。利用大气压下气态离子与中生分离之间的碰撞而在电场下对离子进行快速分离的方法称为离子迁移谱，不需要真空，与传统的质谱仪器相比具有结构简单，灵敏度高，分析速度快，结果可靠的特点。目前，这种在电场驱动下离子定向运动速率不同的分离方法在机场、车站等安检场合，易制毒化学品的检测，化学战试剂的检测等方法得到了广泛应用。最常用的离子迁移谱仪是基于迁移管的飞行时间离子迁移谱仪，通常由离子源、离子门、迁移分离区和检测器组成。固体、液相或气体样品在离子源中电离产生离子，离子在电场的驱使下通过周期性开启的离子门进入漂移区，并在与逆流的中性漂移气体分子不断碰撞的过程中，由于这些离子在电场中各自迁移速率不同，使得不同的离子得到分离并先后到达电荷收集极被检测。因此通过测量迁移时间就可确定分析目标物质的存在，而应用峰面积或峰高可确定相应物质的浓度。其它类型的离子迁移谱包括强场不对称离子迁移谱(Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry,FAIMS)等。FAIMS基于不同离子在强场(15000V/cm)条件下离子迁移率呈非线性变化的特点，在2个平行电极上加入一个交替变化的高低电场(发散电压)，并在电场方向上引入一个直流补偿电压(Compensation voltage，CV)，利用不同离子在电场中的迁移量不同进行区分。

飞行时间离子迁移谱基于时间发散分析的原理，为了得到高的检测灵敏度，需要延长离子门开启时间以增加进入迁移管离子的数量。上述过程中离子门开门时间和离子进入迁移区后的迁移时间之比称为占空比(Duty Cycle,DC),DC决定了仪器的信噪比和灵敏度，同时也影响着分析的分辨率。对于FAIMS，在一定的发散电压下，需要对补偿电压进行扫描以得到迁移谱图。对特定的离子来说，占空比或扫描精度和速率决定了离子的检测利用率，因而灵敏度有待进一步提高。尽管采用多路复用的方式可提高离子利用率，但也存在引入假峰，控制复杂等问题。

差分迁移率谱(DMA),也称为电气溶胶分析仪(EAA)、差分迁移率粒径分析仪(DMPS)等,是一种基于带电粒子或离子低场迁移率来实现物质的分离和检测的离子迁移谱技术。DMA主要用来检测气溶胶等带电粒子的粒径大小,随着技术和需求的发展推动,该技术逐渐拓展至痕量物质检测分析领域。DMA结构简单、灵敏度高、检测速度快且可连续检测，因而在爆炸物、毒品、环境污染物等现场痕量物质的检测领域有着大的应用潜力，但DMA目前存在谱图分辨率低、谱图扫描速度慢等缺点。如应用于离子的检测，需使用数千伏的高压，气体流速接近甚至超过音速，装置体积庞大。另一种用于工业气体及化学战剂探测的基于开环离子迁移谱技术，但灵敏度度，选择性低，只能应用于特定化合物探测。

目前，主流的迁移谱仪均采用法拉弟盘作为电荷检测器，通过跨阻放大器放大接收到法拉弟盘上的微弱电流信号，再经模数变换得到检测谱图讯号。由于电流微弱，放大倍数大，因而引入的噪音较高，检测绝对灵敏度较低，在噪音与带宽之间需要作妥协。

发明内容