[实用新型]一种FAIMS离子检测器

说明书

本申请公开一种FAIMS离子检测器，包括空心的反应筒，所述反应筒的内部依次分为进气口、迁移区、检测区和出气口，该检测区包括设置有多根同样直径且垂直于离子进入方向的阵列硅柱的敏感阵列，布置在敏感阵列靠近离子进入方向的一侧由多根并排且间隔设置的栅极硅柱构成的栅极层，布置在所述敏感阵列远离离子进入方向的一侧由多根并排且间隔设置的屏蔽硅柱构成的屏蔽层，及后端电路模块。本申请中采用敏感阵列的多排布置方式，可增加气体与敏感阵列的接触面积；而敏感阵列中形成的许多分散的微小气路，使得进入敏感阵列后的离子更容易与敏感硅柱发生碰撞，同时这种结构省去了驱动电极。

技术领域

本申请涉及检测领域，特别是涉及一种通过对样品气体实现离子分析的FAIMS离子检测器及其电路模块。

背景技术

FAIMS系统是将载气携带的样品经离子源离子化后，再通过迁移区使特定的离子被分离筛选出来，然后对分离离子进行检测的一种设备。其中，根据工作原理的差别，对分离后离子的接收和检测方法分为以下几种：直接电测法(法拉第筒或平板金属电极作为离子接收器)，二次效应电测法，光学方法—照相检测等。

法拉第筒是通过电荷转移来检测带电粒子束流强度。由于应用领域的不同，传统法拉第筒检测的带电粒子束流强度大、能量高、需要工作在真空条件下，在抗电磁干扰能力、使用环境、结构等方面不符合FAIMS系统的要求。对于离子化后输出的微弱电流信号测量一般是将电流通过一定的方式转换成电压。目前常用有两种检测方法：高电阻I-V法和电容积分法。电阻反馈法虽然测量速度很高,但测量精度取决于电路中IC器件的制造工艺和性能。

高电阻I-V法忽略运放的输入偏置电流(即认为Ib＝0),则被测电流I将全部流过反馈电阻Rf。又假定运算放大区的开环增益很大，C点是虚地点，则输出电压为U0＝-IRf。这样就可以由输出电压测出被测电流。虽然被测电流很微弱,但由于电阻Rf的取值足够大，所以也能得到较大的输出电压。但测量精度取决于电路中IC器件的制造工艺和性能。

积分法可以通过定时测量累计电压值，计算出电流信号的大小。该方法中运放和积分电容构成基本测量电路，对来自探头的微弱电流信号进行积分，定时测量出累计电压值，累计电压值为U0＝-(Iint/C0)。但其数据的采集速率则很慢，通常采集频率为2Hz。

目前随着IMS、微型质谱仪等分析仪器的出现，法拉第筒也开始向检测能量低、结构微型化的方向发展，但由于它们的离子牵引都是依靠电场进行的，而且微型质谱仪还需要真空环境；另外，它们都无射频高压电场的影响，所以这些法拉第筒在气路设计、抗电磁干扰方面也不能满足FAIMS系统的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供涉及一种通过对样品气体实现离子分析的FAIMS离子检测器。

特别地，本实用新型提供了一种FAIMS离子检测器，包括空心的反应筒，所述反应筒的内部依次分为供样品气体进入并分离成离子的进气口，输送分离后离子的迁移区，对离子进行检测的检测区和排出检测后样品气体的出气口，所述检测区包括：

敏感阵列，包括多根同样直径且垂直于离子进入方向的阵列硅柱，各所述阵列硅柱之间的间隔距离与所述直径相同；

栅极层，布置在所述敏感阵列靠近离子进入方向的一侧，包括多根并排且间隔设置的栅极硅柱，且各所述栅极硅柱之间的间隔距离大于所述阵列硅柱之间的间隔距离；

屏蔽层，布置在所述敏感阵列远离离子进入方向的一侧，包括多根并排且间隔设置的屏蔽硅柱，且各所述屏蔽硅柱之间的间隔距离大于所述阵列硅柱之间的间隔距离同时小于所述栅极硅柱之间的间隔距离；

后端电路模块，通过导线穿过所述反应筒的管壁后与所述敏感阵列连接，用于检测所述敏感阵列因吸收离子而生成的电流值。

在本实用新型的一个实施方式中，所述敏感阵列中的阵列硅柱的直径为150-250μm。