一种用于离子迁移谱的质子转移反应离子源制造技术

本发明专利技术提供了一种用于离子迁移谱的质子转移反应离子源，包括试剂离子制备区、试剂离子漂移腔、质子转移反应区、离子引入区和离子迁移区；所述试剂离子制备区包括放电阳极、放电阴极和引出电极；所述试剂离子漂移腔，紧邻设置试剂离子制备区后端；所述质子转移反应区，紧邻设置在试剂离子漂移腔后部，包括若干组环状电极，所述环状电极之间设有环状绝缘垫片隔离，在第一个环状电极极片处设有进样口；所述离子引入区，紧邻设置在质子转移反应区后部；所述离子迁移区包括若干组导电极片；在离子迁移区的末端设有接收电极，所述接收电极外接有放大器；本发明专利技术极大提高离子迁移谱的检测限，有利于物质成分的分析，特别是挥发性有机物的检测。

Proton transfer reaction ion source for ion mobility spectrum

The invention provides a proton transfer reaction ion source for ion mobility spectrometry, including reagent preparation area, reagent ion ion drift chamber, the proton transfer reaction zone, ion lead-in area and ion transfer zone; the reagent preparation area including ion discharge, discharge cathode and anode electrodes; the reagent ion drift set close to the cavity, the reagent ions preparation area of the rear end; proton transfer reaction zone, close to the set in the reagent ion drift back cavity, comprises a plurality of annular electrode, an annular insulation spacer is arranged between the isolating ring electrode, an inlet in an annular electrode plate; the ion introduction area. Close to the proton transfer reaction zone is arranged in the rear part; the ion migration area includes a plurality of electrode pieces; in the end zone of ion transport is provided with a receiving electrode, the receiving electrode external The invention greatly improves the detection limit of the ion mobility spectrum, and is favorable for the analysis of the material composition, in particular to the detection of volatile organic compounds.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及分析仪器中的电离源及检测领域，具体地说是一种通过质子转移反应电离样品分子的装置。
技术介绍
离子迁移谱，是一种气相分离的检测技术；其工作原理是利用大气压条件下弱电场中不同离子具有不同的迁移率，从而实现离子的分离和检测；IMS的分离是基于离子质量、结构、形状和电荷等因素，因此质量不同或者质量相同而结构不同的离子可以被分离，从而实现对物质成分的检测；离子迁移谱技术检测速度快，探测灵敏度高，常被用于危险品、毒品、化学毒剂和大气污染物的快速检测。电离源是离子迁移谱的关键部件，样品只有被离子化后，才能进入后续结构进行分析检测；目前，离子源的种类很多，常用的有Ni63放射性离子源；通过Ni63放射源发射的β射线电离样品，但其具有线性范围窄、选择性不好和放射性污染等问题；近年来发展了很多非放射性电离源，包括光电离源、电晕放电电离源以及电喷雾电离源等。
技术实现思路
有鉴于此，为解决上述问题，本专利技术提供一种用于离子迁移谱的质子转移反应离子源，该离子源能够产生高纯度的稳定试剂离子，用于离子迁移谱，可有效避免放射性危害，提高离子迁移谱的安全性和稳定性。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种用于离子迁移谱的质子转移反应离子源，包括质子转移反应区和设置在质子转移反应区后端的离子引入区；在质子转移反应区前端紧邻设有试剂离子漂移腔，在试剂离子漂移腔前端设有离子试剂离子制备区；在离子引入区后端紧邻设有离子迁移区；所述质子转移反应区，包括若干组环状电极，所述环状电极之间设有环状绝缘垫片，在第一个环状电极极片处设有进样口；在离子反应区处设有第二抽气口；进一步的，所述试剂离子制备区为圆柱形中空腔体，所述试剂离子制备区包括放电阳极、放电阴极和引出电极，所述放电阴极与引出电极之间设有绝缘垫片；在放电阳极的顶部设有试剂气体进口；进一步的，所述试剂离子漂移腔，包括环状电极结构；在试剂离子漂移腔的环状电极上设有第一抽气口，所述第一抽气口设置在与引出电极相邻的部位；进一步的，在离子反应区与离子迁移区间设有离子门；所述离子迁移区包括若干组导电极片，所述导电极片之间设有绝缘垫片，在离子迁移区的末端导电极片上设有漂移气入口；离子迁移区末端设有接收电极，所述接收电极外接有放大器；进一步的，所述绝缘垫片为四氟绝缘垫片；进一步的，所述质子转移反应区处的环状电极组数至少为两组；进一步的，所述试剂离子制备区(的放电阳极、放电阴极和引出电极、试剂离子漂移腔的电极、质子转移反应区的电极供电电源为直流电源；进一步的，所述质子转移反应区、离子反应区、离子迁移区采用双段漂移管结构。相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：(1)采用一种双段漂移管结构，包括从左至右依次连接的质子转移反应区、离子迁移区，整体结构更加紧凑；(2)放电源利用空心阴极放电原理，供电采用直流电源，相比脉冲放电式的电晕放电、射频供电的光电离方式更加稳定；(3)二次电离方式，在试剂离子制备区先产生初始离子，在质子转移反应区发生化学反应，使样品分子电离，减少了样品成分直接电离时碎片多，产物复杂的程度；(4)放电源结构简单，没有放射性安全隐患，更易产业化。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术所述的离子源。附图标记说明：1.放电阳极；2.放电阴极；3.引入电极；4.离子门；5.绝缘极片；6.导电极片；7.试剂气体入口；8.第一抽气口；9.进样口；10.第二抽气口；11.漂移气入口；12.接收电极；13.放大器；14.试剂离子制备区；15.质子转移反应区；16.离子引入区；17.离子迁移区；18.试剂离子漂移腔具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本专利技术的描述中，需要理解的是指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如图1所示，一种用于离子迁移谱的质子转移反应离子源，包括试剂离子制备区14、试剂离子漂移腔18、质子转移反应区15、离子引入区16和离子迁移区17；所述试剂离子制备区14为圆柱形中空腔体，所述试剂离子制备区14包括放电阳极1、放电阴极2和引出电极3，放电阳极1与放电阴极2之间设有绝缘垫片5起隔离作用，所述放电阴极2与引出电极3之间设有绝缘垫片5起隔离作用；在放电阳极1的顶部设有试剂气体进口7；所述试剂离子漂移腔18，紧邻设置试剂离子制备区14后端，包括环状电极结构；在试剂离子漂移腔18的环状电极上设有第一抽气口8，所述第一抽气口8设置在与引出电极3相邻部位，所述第一抽气口8用于抽离多余的试剂气体；所述质子转移反应区15，紧邻设置在试剂离子漂移腔18后部，包括若干组环状电极，所述环状电极之间设有环状绝缘垫片5隔离，在第一个环状电极极片处设有进样口9；所述离子引入区16，紧邻设置在质子转移反应区15后部，离子反应区16后还设有离子迁移区17，在离子反应区16处设有第二抽气口10；在离子反应区16与离子迁移区17间设有离子门4；所述离子迁移区17包括若干组导电极片6，所述导电极片6之间设有绝缘垫片5，在离子迁移区17的末端导电极片6上设有漂移气入口11；在离子迁移区17的末端设有接收电极12，所述接收电极12外接有放大器13；其中，所述绝缘垫片5为四氟绝缘垫片；其中，所述质子转移反应区15处的环状电极组数至少为两组；其中，所述试剂离子制备区14的放电阳极1、放电阴极2和引出电极3、试剂离子漂移腔18的电极、质子转移反应区15的电极供电电源为直流电源，形成梯度电压，保证离子的有效传输；其中，所述质子转移反应区15、离子反应区16、离子迁移区17采用双段漂移管结构；本专利技术的工作原理：试剂离子制备区：在放电阴极与放电阳极之间施加几百伏的直流电离电压时，辉光放电将产生能量可达几百电子伏特的高能电子；电子与试剂离子制备区内的中性气体分子发生碰撞并使之电离，产生初始离子；初始离子与中性气体分子再次碰撞，产生二次或者三次离子；离子经电场加速后与金属阴极发生碰撞并释放出二次电子；二次电子重复之前的电离过程，发生更多碰撞并最终产生高密度的等离子体；电子与H2O碰撞反应的主要产物是H3O+，反应过程如公式(1)和公式(2)所示：e-+H2O→H2O++2e-(1)H2O++H2O→H3O++OH(2)试剂离子漂移腔：包括气体出口，以及前后结构共同组成的腔体；上述反应的最终产物是H3O+，其离子占比可以达到99.5％，干扰离子很少，电离效率非常高；质子转移反应区：漂移管为密封结构，进行质子转移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于离子迁移谱的质子转移反应离子源，其特征在于，包括质子转移反应区(15)和设置在质子转移反应区(15)后端的离子引入区(16)；在质子转移反应区(15)前端紧邻设有试剂离子漂移腔(18)，在试剂离子漂移腔(18)前端设有离子试剂离子制备区(14)；在离子引入区(16)后端紧邻设有离子迁移区(17)；所述质子转移反应区(15)，包括若干组环状电极，所述环状电极之间设有环状绝缘垫片(5)，在第一个环状电极极片处设有进样口(9)；在离子反应区(16)处设有第二抽气口(10)。

【技术特征摘要】
1.一种用于离子迁移谱的质子转移反应离子源，其特征在于，包括质子转移反应区(15)和设置在质子转移反应区(15)后端的离子引入区(16)；在质子转移反应区(15)前端紧邻设有试剂离子漂移腔(18)，在试剂离子漂移腔(18)前端设有离子试剂离子制备区(14)；在离子引入区(16)后端紧邻设有离子迁移区(17)；所述质子转移反应区(15)，包括若干组环状电极，所述环状电极之间设有环状绝缘垫片(5)，在第一个环状电极极片处设有进样口(9)；在离子反应区(16)处设有第二抽气口(10)。2.如权利要求1所述的一种用于离子迁移谱的质子转移反应离子源，其特征在于，所述试剂离子制备区(14)为圆柱形中空腔体，所述试剂离子制备区(14)包括放电阳极(1)、放电阴极(2)和引出电极(3)，所述放电阴极(2)与引出电极(3)之间设有绝缘垫片(5)；在放电阳极(1)的顶部设有试剂气体进口(7)。3.如权利要求2所述的一种用于离子迁移谱的质子转移反应离子源，其特征在于，所述试剂离子漂移腔(18)，包括环状电极结构；在试剂离子漂移腔(18)的环状电极上设有第一抽气口(8)，所述第一抽气口(8)设置在与引出电极(3)相邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙运，郭冰清，褚美娟，张国辉，汪曣，赵学玒，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12