[发明专利]一种正负离子同测二维分离离子迁移管

权利要求书

1.一种正负离子同测二维分离离子迁移管，包括自左至右依次设置的离子源（1）、非对称场离子分离通道（2）、迁移时间离子分离通道（3）和离子接收极（4）；其特征在于：

非对称场离子分离通道（2）由相互间隔、同轴设置的筒状外分离电极（21）和柱状内分离电极（22）构成；筒状外分离电极（21）为左端开口、右端密闭的圆柱形筒体，筒体内部的右侧底面为半球状，半球状底面与筒体同轴，于半球状底面沿轴线方向开设有作为离子出口（23）的通孔；柱状内分离电极（22）为圆形柱体，柱体右端面为半球状，半球状端面与柱体同轴；内分离电极（22）置于外分离电极（21）内部，构成绕电极轴线一周的间隙；

于非对称场离子分离通道（2）的左端设置绝缘密封柱体（6），绝缘密封柱体（6）与非对称场离子分离通道（2）同轴；于绝缘密封柱体（6）的右端面沿轴线方向开设圆环状凹槽，绝缘密封柱体（6）右端面与外分离电极（21）的左端面密闭连接，圆环状凹槽与内分离电极（22）和外分离电极（21）之间的间隙相连通；于绝缘密封柱体（6）的侧壁上设置离子源（1），离子源开口指向柱体内部，与圆环状凹槽相连通；于绝缘密封柱体（6）的左端面设置与圆环状凹槽相连通的通孔，作为载气入口（7）；

迁移时间离子分离通道（3）为环状电极（10）和环状绝缘体（11）同轴交替叠合构成的中空筒体，迁移时间离子分离通道（3）与非对称场离子分离通道（2）同轴，迁移时间离子分离通道（3）的左端与外分离电极（21）的右端经环状绝缘体（11）绝缘密封连接，外分离电极（21）的离子出口（23）与迁移时间离子分离通道（3）内腔相连通；

离子接收极（4）含有可接收离子的法拉第盘（5），离子接收极（4）与迁移时间离子分离通道（3）右端经环状绝缘体（11）绝缘密封连接，离子接收极（4）、法拉第盘（5）与迁移时间离子分离通道（3）同轴；于离子接收极（4）上开设沿轴向的通孔，作为漂气入口（8）；

于非对称场离子分离通道（2）与离子接收极（4）之间设置能控制离子通断的离子门（32），离子门（32）将迁移时间离子分离通道（3）分为离子缓冲区（31）和离子迁移区（33），离子门（32）与迁移时间离子分离通道（3）同轴；离子缓冲区（31）侧壁上开设通孔，作为出气口（9）；

外分离电极（21）和离子接收极（4）分别与第一电压和大地相连接，迁移时间离子分离通道（3）的各电极经分压电阻链与外分离电极（21）和离子接收极（4）相连接；第一电压为周期可调、占空比为50%的方波电压，方波电压高低电平的极性相反、电压绝对值相同；

内分离电极（22）上施加第二电压，第二电压由高频非对称分离电压和直流补偿扫描电压组成，第二电压以外分离电极（21）的电压作为参考电压或偏置电压；

第一方波电压的周期时间与第二电压中直流补偿扫描电压的电压步长维持时间相同。

2.按照权利要求1所述离子迁移管，其特征在于：所述离子源（1）为能够产生离子的任意离子源。

3.按照权利要求1所述离子迁移管，其特征在于：所述离子门（32）为三平行栅极离子门，平行栅极为能够透过离子的金属网栅或金属线栅。

4.按照权利要求1所述离子迁移管，其特征在于：所述载气入口（7）、漂气入口（8）、出气口（9）均为2个以上、且沿离子迁移管轴向均匀分布。

5.一种权利要求1-4任一所述离子迁移管，其特征在于：载带有待测样品的载气经载气入口（7）进入离子迁移管内，首先被离子源（1）电离生成正、负样品离子；样品离子被载气载带进入非对称场离子分离通道（2）内，在高频非对称分离电场和直流补偿扫描电场的作用下被分离和富集后，经离子出口（23）进入离子缓冲区（31）内；离子缓冲区（31）内的正、负样品离子在迁移时间离子分离通道（3）内周期变化电场作用下，分别通过脉冲开启的离子门（32）进入离子迁移区（33）内，在其中分离电场驱动下被分离并被达法拉第盘（5）接收转化成电流强度对时间的谱图信息输出；

在上述过程进行的同时，一路漂气从离子接收极（4）上设置的漂气入口（8）进入迁移时间离子分离通道（3）内部并沿着与离子飞行方向相反的方向流动，最终与载气一起从离子缓冲区（31）上设置的出气口（9）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：所述的气体为O₂、N₂、CO₂、H₂、Ar中的任一气体或者二种以上气体混合物。