离子改性制造技术

技术编号:15120077 阅读:93 留言:0更新日期:2017-04-09 18:41
一种离子迁移光谱仪包括:离子生成器,用于电离样本;检测器,通过漂移室与所述离子生成器隔开,其中离子能够沿着所述漂移室从所述离子生成器向所述检测器行进;门,用于控制离子从所述离子生成器到所述漂移室的通路;离子调节器,布置在所述离子生成器和所述检测器之间且包括第一电极和第二电极;以及电压供应器,被配置为在所述第一电极和所述第二电极之间提供时变电压,其中所述时变电压具有至少2.5MHz的频率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本公开涉及设备和方法,且更具体地涉及光谱仪以及涉及光谱测定方法。离子迁移光谱仪(IMS)能够通过电离材料(例如,分子、原子等等)以及测量其在已知电场下使所产生的离子行进已知距离的时间来识别感兴趣的样本的材料。每个离子的迁徙时间能够由检测器测量,且该迁徙时间与离子的迁移率相关联。离子的迁移率涉及其质量以及几何结构。因此,通过在检测器在测量离子的迁徙时间,推断离子的标识是可能的。这些迁徙时间可以被用图形或数字显示为等离子体色谱图。其他类型的光谱仪,诸如质谱仪,同样根据如由它们的质荷比确定的它们的迁移率分析离子。为了提高光谱仪识别感兴趣样本中的离子的能力,建议使用射频RF电场(例如,通过分割它们)提供能够用来推断离子的标识的附加信息来修改一些离子。这在离子的测量中提供了附加的自由度,且因此可以提高解析离子之间的差异的能力。在存在杂质或者在困难的操作环境中执行测量的情况下,或者在样本包括具有类似几何结构和质量等的离子的情况下,检测和识别离子的IMS的能力和离子改性是解决这些问题的一种方式。期望增加通过应用射频电场改性的离子的比以及改性过程的能量效率。现在将通过仅示例的方式参考附图对本公开的实施方式进行描述,其中:图1为光谱仪的局部剖面的视图;图2示出了图1所示的光谱仪的原理图,并且在插图中示出了离子改性电极的布置;图3示出了诸如图1和图2中所示的设备的操作方法的流程图;图4示出了选择不同频率的离子改性电压时,母离子与子离子之间的峰值幅度比与所施加的离子改性电压的函数关系图;图5示出了选择不同频率的离子改性电压时,离子损耗与所施加的离子改性电压的函数关系图;图6示出了选择不同频率的离子改性电压时,母离子与子离子之间的峰值幅度比与所施加的离子改性电压的另一函数关系图;以及图7还示出了选择不同频率的离子改性电压时,母离子与子离子之间的峰值幅度比与所施加的离子改性电压的另一关系图。在附图中,相同的参考数字用来指示相同的元件。本公开的各方面涉及应用高频交流电场以对来自感兴趣样本的离子进行改性。尽管在现有技术中存在普遍偏见,但已经发现高频电场的使用(诸如2.5MHz或更高的频率)能够出人意料地增加离子改性的效果。离子调节器能够布置在离子生成器和检测器之间离子从离子生成器向检测器行进的路径上。离子调节器可以包括两个电极,且行进通过两个电极之间的区域的离子可以经历交流电场。在本公开的方面中,离子调节器电极中的一个电极的电压可以被控制为变为小于另一电极的电压。本公开的一方面中的,离子调节器的第一电极可以包括布置在离子行进方向上的导体,其中导体之间具有离子能够通过的间隙。离子调节器的第二电极可以包括布置在离子行进通过第一电极的间隙的路径中的导体。可以假定离子沿着检测器行进的路径中的障碍物的增加会增加将丢失的离子的数量,然而,已然发现本公开的这些实施方式可以出人意料地增加离子改性的程度(例如,母离子到子离子的转换)。图1为离子迁移光谱仪(IMS)100的局部剖面的视图。图2示出了同一光谱仪的原理图。图2的插图A示出了从图2标记的线A-A所看的两个电极126、127的布置。图1和图2所示的光谱仪包括离子生成器102,其中,门106将离子生成器102与漂移室104隔开。门106能够控制离子从离子生成器102到漂移室104的通路。如所示的,IMS100包括入口108,用于使从感兴趣样本引入的材料至离子生成器102。在图1所示的示例中,漂移室104位于离子生成器102与检测器118之间,以使离子能够通过经过漂移室104到达检测器118。漂移室104可以包括一连串漂移电极120a、120b,用于沿着漂移室104施加电压分布以沿着漂移室104将离子从离子生成器102移动至检测器118。IMS100可以被配置为在大体上与行进到检测器118的离子路径相反的方向上提供漂移气体流。例如,漂移气体能够从邻近的检测器118流动至门106。如所示的,漂移气体入口122和漂移气体出口124能够被用于使漂移气体经过漂移室。示例漂移气体包括但不限于氮、氦、空气、再流通的空气(例如,净化的和/或干燥的空气)等等。可以耦合检测器118以提供信号至控制器200。从检测器118流过的电流能够由控制器200用来推断离子已经到达检测器118,并且离子的特性能够基于离子沿着漂移室104从门106传到检测器118的时间被确定。检测器118的示例被配置为提供指示离子已经到达检测器118的信号。例如,检测器可以包括导电电极(诸如,法拉第盘),其可以被充电以捕获离子。电极120a、120b可以被布置为引导离子至检测器118,例如漂移电极120a、120b可以包括可以被布置在漂移室104周围以将离子聚集在检测器118上的环。尽管图1的示例仅包括两个漂移电极120a、120b,但在一些示例中,可以使用多个电极,或可以使用单个电极以结合检测器118施加电场来引导离子至检测器118。离子调节器电极126、127能够与门电极106隔离开。如所示的,离子调节器电极126、127被布置在门电极和检测器之间的漂移室中。在实施方式中,离子调节器电极可以被布置在电离室中,例如在入口108和门106之间。离子调节器电极126、127中的每个电极可以包括贯穿漂移室布置的导体阵列。如所示的,每个离子调节器电极126、127的导体可以具有在它们之间的间隙,以便离子能够通过经过间隙穿过电极。在一个示例中,离子穿过电极126的导体之间的间隙到电极126、127之间的区域129,并且通过电极127的导体之间的间隙从该区域离开。尽管离子处于电极126、127之间的区域中,但它们能够经历交流RF电场。如图1所示,电压供应器202被耦合为由控制器200控制。电压供应器202还可以被耦合以提供电压至离子生成器102来使来自样本的材料被电离。在实施方式中,电压供应器202被耦合至门电极106以控制离子从电离室到漂移室104的通路。电压供应器200能够被耦合至漂移电极120a、120b,用于提供电压分布以用于将离子从离子生成器102移动至检测器118。如图1所示,电压供应器202被耦合以提供交流RF电压至离子调节器电极126、127。通过控制两个离子调节器电极126、127中的一个电极相对于另一个电极的电压,电压供应器能够在第一电极和第二电极之间提供时变电压。时变电压具有至少2.5MHz的频率。在一实施方式中,频率至少为3MHz,或者至少为5MHz,在一些实施方式中至少为6MHz。在一实施方式中,频率小于1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子迁移光谱仪,包括:离子生成器,用于电离样本;检测器,通过漂移室与所述离子生成器隔开,其中离子能够沿着所述漂移室从所述离子生成器向所述检测器行进;门,用于控制离子从所述离子生成器到所述漂移室的通路;离子调节器,布置在所述离子生成器和所述检测器之间且包括第一电极和第二电极;以及电压供应器,被配置为在所述第一电极和所述第二电极之间提供时变电压,其中所述时变电压具有至少2.5MHz的频率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.23 GB 1315145.11.一种离子迁移光谱仪,包括:
离子生成器,用于电离样本;
检测器,通过漂移室与所述离子生成器隔开,其中离子能够沿着所述漂移室从所述离
子生成器向所述检测器行进;
门,用于控制离子从所述离子生成器到所述漂移室的通路;
离子调节器,布置在所述离子生成器和所述检测器之间且包括第一电极和第二电极;
以及
电压供应器,被配置为在所述第一电极和所述第二电极之间提供时变电压,其中所述
时变电压具有至少2.5MHz的频率。
2.根据权利要求1所述的离子迁移光谱仪,其中,所述离子生成器布置在电离室中,其
中,所述门将所述电离室与所述漂移室隔开。
3.根据权利要求1或2所述的离子迁移光谱仪,其中,所述离子调节器布置在所述漂移
室和所述电离室的一者中。
4.根据权利要求3所述的离子迁移光谱仪,包括漂移气体入口和漂移气体出口,被布置
为提供沿着所述漂移室并通过所述离子调节器的漂移气体流。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的离子迁移光谱仪,其中,所述电压供应器被配置为
将所述第一电极的电压变为小于所述第二电极的电压。
6.根据前述权利要求中任一项所述的离子迁移光谱仪,其中,所述电压供应器被配置
为使所述第二电极的电压比所述第一电极的电压变化更快。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的离子迁移光谱仪,其中,所述时变电压包括提供至
所述第一电极和所述第二电极的等幅度的时变电压,其中提供至所述第二电极的电压具有
与提供至所述第一电极的电压相反的相位。
8.根据前述权利要求中任一项所述的离子迁移光谱仪,其中,所述第一电极和所述第
二电极在所述离子行进的方向上间隔开,且所述电压供应器被配置为将所述第一电极的电
压控制在根据将所述离子从所述离子生成器向所述检测器移动的电压分布以及所述第一
电极沿着所述电压分布的位置选择的电压。
9.根据前述权利要求中任一项所述的离子迁移光谱仪,其中,所述第一电极和所述第
二电极中的至少一者包括贯穿所述离子行进的方向布置的导体,所述导体之间具有所述离
子能够行进通过的间隙,且所述第一电极和所述第二电极中单独的另一个电极包括贯穿离
子行进通过所述间隙的路径中的行进方向布置的导体。
10.根据权利要求9所述的离子迁移光谱仪,其中,所述第一电极和所述第二电极中的
至少一者包括网格。
11.一种光谱仪,包括:
离子生成器,用于电离样本;
检测器,通过漂移室与所述离子生成器隔开,其中离子能够沿着所述漂移室从所述离
子生成器向所述检测器行进;
离子调节器,布置在所述离子生成器和所述检测器之间且包括第一电极和第二电极,
其中所述第一电极和所述第二电极在所述离子行进的方向上间隔开;以及
电压供应器,被配置为在所述第一电极和所述第二电极之间提供时变电压以及将所述
第一电极的电压变为小于所述第二电极的电压。
12.根据权利要求11所述的光谱仪,其中,所述电压供应器被配置为使所述第二电极的
电压比所述第一电极的电压变化更快。
13.根据权利要求11或12所述的光谱仪,其中,所述电压供应器被配置为将所述第一电
极的电压控制在所选择的电压。
14.根据权利要求13所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·阿特金森A·克拉克B·格兰特
申请(专利权)人:史密斯探测沃特福特有限公司
类型:发明
国别省市:英国;GB

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1