[发明专利]一种无栅网离子漏斗阱装置及其方法和用途

说明书

本发明公开了一种无栅网离子漏斗阱装置及其方法和用途。本发明的无栅网离子漏斗阱装置，可以实现在高达10³Pa的气压下发生气相离子分子反应，并且结构简单，制作方便，成本更低。利用本发明离子漏斗阱装置，通过调控加电方式和电压参数，不仅可实现气相离子的高效收集、约束与排出，提高离子的传输效率，还可使气相离子与高压反应气发生反应，同时增加反应气与离子的反应时间，提高反应气与离子之间发生碰撞反应的几率，从而提高离子漏斗阱的检测灵敏度。本发明的无栅网离子漏斗阱装置可广泛应用在各种质谱仪器中。

技术领域

本发明属于化学反应装置技术领域，具体涉及一种无栅网离子漏斗阱装置及其方法和用途。

背景技术

离子分子反应是物理化学领域研究的热点之一，在认识分子活化转化的机理和规律、建立分子离子化的方法实现中性物种的检测、验证和改进相关理论计算以及为宏量分子转化提供新思路等方面具有重要研究价值。基于此，研制离子分子反应装置受到广泛关注。

在离子分子反应的研究中，提高反应气压可以增加气相离子与小分子的碰撞几率，有助于捕获离子分子反应中间体、发现新的反应通道，进一步深入研究离子分子反应。

目前常用的离子分子反应装置如离子回旋共振池(反应气压-10^-7-10^-6Pa,Bondybey V.E.,et al.,J.Chem.Phys.,1995,102,4870)、碰撞反应池(反应气压 -10^-2-10^-1Pa,Castleman A.W.Jr.,et al.,J.Chem.Phys.,2001,114,798)、离子阱 (反应气压-10^-2-10¹Pa,Bernhardt T.M.,et al.,Chem.Phys.Lett.,2001,340,282) 等反应气压较低。这是由于气相离子在跨气压传输时损失较大。

1997年，Smith等人发明了离子漏斗装置(Shaffer S.A.,et al.,Anal.Chem.,1997,71,2957.)，并用其实现了气相离子的高效跨气压传输。这一优点使其可以作为潜在的高气压离子分子反应装置。

现有技术中用于高气压下约束离子的离子漏斗阱装置采用栅网电极，且结构复杂，目前尚未发现适用于高气压(例如反应气压高达10³Pa)和/或长时间(例如反应时间长达10³ms)的结构简单的离子分子反应的装置。

发明内容

为改善上述技术问题，本发明旨在提供一种无栅网离子漏斗阱装置及离子分子反应方法和该装置的用途，实现了高反应气压、长反应时间下的离子分子反应。

本发明提供了一种离子漏斗阱装置，所述装置包括N片环形电极片，所述环形电极片均为无栅网电极片；

N≥3且为整数，例如N≥30，优选40≤N≤70，示例性N＝57。

根据本发明的实施方案，所述环形电极片的材质为金属。根据本发明的实施方案，相邻环形电极片之间的间距L相同，所有环形电极片的厚度d均相同；进一步地，间距L与环形电极片的厚度d相等。

根据本发明的实施方案，相邻的所述环形电极片间通过绝缘方式连接。例如，在相邻环形电极片之间设置绝缘片，利用绝缘片实现绝缘方式连接。进一步地，所述绝缘片的厚度与环形电极片的厚度d相等。

根据本发明的实施方案，每片环形电极片上均设置有圆形通孔。

根据本发明的实施方案，所述装置还包括反应漏斗和电压控制单元；所述反应漏斗由所述环形电极片沿圆形通孔的轴线方向设置形成；所述电压控制单元与环形电极片连通，以约束进入所述反应漏斗内的气相离子。

根据本发明的实施方案，所述反应漏斗包括中空反应区，所述中空反应区由所述圆形通孔形成。