[发明专利]一种离子富集离子迁移管

权利要求书

1.一种离子富集离子迁移管，所述离子迁移管为一中空柱状腔体，在腔体两端分别设置反应离子产生装置离子源（1）以及离子接收装置法拉第盘（5）；在腔体内部位于离子源（1）和法拉第盘（5）之间设置离子门（3），将腔体内部分成两个区域，其中离子源（1）和离子门（3）之间构成离子富集区（2），离子门（3）和法拉第盘（5）之间构成离子迁移区（4）；其特征在于：

离子富集区（2）由M个以上环状平板电极（6）与M-1个以上环状平板绝缘体（7）交替叠合构成；M为大于等于4的正整数；

离子富集区（2）的内径沿离子源指向法拉第盘方向逐渐减小，且离子富集区（2）内表面上设置有可累积静电荷的绝缘涂层（8），绝缘涂层（8）厚度为0.5 ~ 3mm；绝缘涂层（8）表面可累积电荷并形成稳定电荷沉积层，电荷沉积层产生指向离子富集区（2）内部的径向静电场；

离子富集区（2）的环状平板电极（6）上施加相同极性直流电压，且相邻电极之间的电压差值沿离子源（1）指向法拉第盘（5）方向逐渐减小，于离子富集区（2）内部形成非均匀直流电场。

2.根据权利要求1所述的离子迁移管，其特征在于：所述的直流电场满足E/N 大于0 至小于等于4 Td之间，其中E表示电场强度，N表示气体分子数密度。

3.根据权利要求1所述的离子迁移管，其特征在于：所述的离子迁移区（4）上靠近法拉第盘（5）侧设置有进气口（9）；离子源（1）上设置有进气口（10）和出气口（11）。

4.根据权利要求1所述的离子迁移管，其特征在于：所述的离子门（3）为Tyndall-Powell型离子门；

所述的离子源（1）为在大气压条件下能够离子化样品分子的任意离子源。

5.根据权利要求1-4任一所述的离子迁移管，其特征在于：载带有待测样品的气体通过离子源（1）上设置的样品气入口（10）进入到离子源（1）中，样品分子在离子源（1）中被离子化成样品离子；

样品离子进入离子富集区（2）后，部分离子在离子富集区（2）内非均匀直流电场作用下迁移至绝缘涂层（8）表面并形成稳定的电荷沉积层，电荷沉积层产生指向离子富集区（2）内部的径向静电场；

在非均匀电场和径向静电场共同作用下，离子富集区（2）内的离子向着离子门（3）运动时在轴向和径向被同时富集，离子门（3）前的离子浓度获得显著提高；

离子通过周期开启的离子门（3）进入到离子迁移区（4），在其中均匀直流电场的驱动下先后到达法拉第盘（5），并被转换成电流强度对时间的谱图信息输出；

另一路气体从离子迁移区（4）上设置的漂气入口（9）进入离子迁移区（4）内部并沿着与离子飞行方向相反的方向流出离子迁移区（4），最终与载带有待测样品的气体一起从离子源（1）上设置的出气口（11）流出离子迁移管。

6.根据权利要求5所述的离子迁移管，其特征在于：所述载带有待测样品的气体和另一路气体为包括O₂、N₂、CO₂、H₂、Ar在内的任一气体或者二种以上气体混合物。