方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种操作IMS单元的方法，所述方法包括：获得第一离子迁移谱(IMS)数据，所述第一IMS数据指示离子在IMS漂移室的漂移气体中飞行的时间；在所述第一IMS数据中，识别与所选离子组相关的参考特征；向所述IMS单元提供一定剂量的水蒸气，以将所述参考特征移动至选定时间间隔；以及根据使用所述IMS漂移室获得的第二IMS数据，控制向所述漂移气体中定量添加水蒸气，以使所述参考特征保持在所述选定时间间隔内。

Methods and devices

The invention discloses a method for operating an IMS unit, the method comprises: obtaining a first ion migration spectrum (IMS) data, the first IMS data indicating the time when the ion flies in the drift gas of the IMS drift chamber; in the first IMS data, identifying the reference characteristics related to the selected ion group; providing a certain amount of water vapor to the IMS unit to transfer the reference characteristics According to the second IMS data obtained by using the IMS drift chamber, a quantitative addition of water vapor to the drift gas is controlled to keep the reference feature within the selected time interval.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】方法和装置
本公开涉及离子迁移谱测定，并且更具体地涉及在离子迁移谱测定中使用水分效应以基于离子迁移率提供改进的离子检测和/或选择的方法和装置。技术背景离子迁移谱(IMS)可用于检测感兴趣的物质，例如爆炸物、化学武器和麻醉剂。它们可以在各种环境中使用，并且可以部署在静态环境中，如机场或其他设施中，或者作为手持探测器携带或安装在车辆上。IMS单元通常包括漂移室，其中离子在电场的影响下通过气体的通道用于根据离子的迁移率分离离子。该分离效应可用于检测离子(例如以识别具有特定迁移率的离子的存在)或选择离子(例如，基于其迁移率从样品中选择离子，然后将那些选定的离子提供给另一检测器，例如质谱仪。IMS装置中水分的存在是污染和误差的重要来源，并且环境湿度的变化可能导致离子迁移谱测量中的精度损失。离子迁移谱仪的设计者花费相当长的时间来从IMS单元排除水分。例如，IMS系统中的空气可以通过所谓的分子筛不断地再循环以去除水蒸气。需要频繁更换这种分子筛以确保维护IMS装置的性能和可靠性。
技术实现思路
本专利技术的各方面和示例在所附权利要求中阐述。本公开的这些和其他实施方式旨在提高基于离子迁移率的方法和用于分离和/或检测离子的装置的准确性和可靠性。这些实施方式可以通过控制添加到IMS单元的漂移气体中的水蒸气剂量来操作。可以基于IMS单元执行的先前离子迁移率测量来选择剂量。根据本公开的IMS装置可以采用飞行时间离子迁移率方法，其中使用已知空间分布的电压(例如，恒定梯度的线性电压分布)来使离子相对于漂移气体流移动。电压可以将离子从离子门移向离子收集器，例如法拉第杯。然后可以使用从离子门打开的定时到离子到达收集器的定时来得出关于离子迁移率的推论。可以集成与离子到达收集器相关的电流以提供等离子体色谱图。等离子体色谱图通常表示作为时间函数到达收集器的离子数。因此，等离子体色谱图中已知峰等特征的定时可以指示相应的已知离子组到达收集器的时间。本公开的实施方式可以基于对这些已知特征的测量来控制水蒸气进入IMS单元的剂量。例如，可以将受控剂量的水蒸气提供到IMS单元的漂移气体中，以将这样的特征移动到等离子体色谱图上的选定时间间隔(例如，使得与该峰相关的离子组在打开离子门之后的选定时间间隔内到达离子收集器)。在IMS单元的后续操作期间，可以添加相同剂量的水。如果特征在等离子体色谱图中移动(例如，在定时中提前或延迟)，则可以增加或减少水蒸气的剂量以使特征保持在选定的时间间隔内。附图说明现在将参考附图仅通过示例的方式描述本公开的实施方式，附图中：图1说明了离子迁移谱装置；图2是说明操作如图1所示装置的方法的流程图；图3是说明操作如图1所示装置的另一种方法的流程图；图4说明了一种可装入离子迁移谱装置的装置；和图5说明了离子迁移谱装置。在附图中，相似的附图标记用于表示相同的元件。具体实施方式图1示出了离子迁移谱(IMS)装置1，其包括水蒸气的贮存器23、漂移气体再循环通道19和蒸汽剂量提供器25，蒸汽剂量提供器25连接到贮存器23和漂移气体再循环通道19。漂移气体再循环通道19从IMS装置1的漂移室3的漂移气体出口17延伸到该漂移室的漂移气体入口15。漂移气体入口15允许漂移气体被引入漂移室，并且通常该漂移气体入口15布置在漂移室3的末端，漂移室3位于用于检测离子的集电极13的后面。漂移气体出口17通常位于漂移室3的与漂移气体入口相对的另一端。例如，漂移气体出口17可以在离子门7附近，离子门7用于控制离子进入漂移室的通道。例如，离子门7可以位于漂移气体出口17和漂移室之间。漂移气体出口17通过漂移气体再循环通道19连接到漂移气体入口15。这使得漂移气体流能够从漂移气体入口沿着漂移室3流到漂移气体出口17，然后再通过再循环通道19流过漂移室3。分子筛21可以设置在腔室的漂移气体出口17和漂移气体入口15之间的再循环通道19中，进入通道19另一端的腔室中。分子筛21通常包括多孔材料，其中孔可以具有均匀的尺寸。分子筛21的多孔材料可包括干燥剂，例如活性炭或硅胶。贮存器23可包括用于容纳水蒸气源的腔室，例如具有透水壁的胶囊。该胶囊可以设置在腔室中，使得透过壁的水作为水蒸气释放到腔室中。例如，胶囊的水可渗透壁可包括PTFE。胶囊可以至少部分地填充有液态水。蒸汽剂量提供器25布置成从贮存器23获得水蒸气，并将选定量的水蒸气提供到气体再循环通道19中。通常，蒸汽剂量提供器25布置成在其从分子筛的出口和进入漂移室3的入口之间(例如，在漂移室一端的集电极13后面，例如在漂移室的漂移气体入口15处)将这种剂量的水蒸气提供到漂移气体的再循环流中。蒸汽剂量提供器25可包括机电致动器，例如压电式电动泵。蒸汽剂量提供器可包括计量泵，其可控制以将剂量(离散的已知量的水蒸气)从贮存器23移动到气体再循环通道19中。因此，应当理解，由蒸汽剂量提供器25添加的水蒸气的量可以通过选择这些剂量的水蒸气相对于通过该通道19的漂移气体的体积流量引入漂移气体再循环通道19的速率来选择。IMS装置1可以包括离子门7，离子门7包括电极布置，其可以被打开以允许离子从反应区域进入漂移室3，或者关闭以阻止离子从反应区域进入漂移室3。这种电极布置可以包括细长导体的阵列，例如导线，其可以被布置为横跨IMS单元，以将漂移室3与反应区域分开。这些细长导体可以相互交叉，使得在导体之间施加电势差可以产生阻挡电压以抑制(例如防止)离子通过栅极。离子门的示例包括Bradbury-Nielsen快门和Tyndall-Powell门。可以使用其他种类的离子门7。IMS装置1可包括入口9，例如孔(例如针孔)或膜入口，用于引入分析物，例如样品蒸汽。它还可以包括电离器，例如电晕放电电极或其他离子源。可以操作离子发生器以使空气和/或校准物和/或掺杂剂离子化，从而产生所谓的反应物离子(也称为初级离子)。然后，这些反应物离子可以与IMS装置1的反应区域5中的分析物结合，以使该分析物电离。在IMS装置的操作中，可以预期由检测器产生的检测信号包括与离子种类相关的信号，例如已知存在的这些反应物、校准物或掺杂离子。反应物离子的实例包括(H2O)nH+和(H2O)nO-。可以在从离子收集器获得的离子检测信号中识别与这种离子相关的已知或预期信号。例如，在没有分析物的情况下，最大振幅信号可以与反应物离子相关联。图1中所示的IMS装置1还可以包括控制器11，控制器11被布置成从离子集电极接收离子检测信号，该离子检测信号指示离子相对于离子门打开到抵达离子收集器的定时。控制器11可以被配置为在这些信号中识别与离子收集器处的已知(或预期)离子组的到达相关联的检测信号。已知或预期离子的实例包括如上所述的校准物或掺杂剂和反应物离子。控制器11可以被配置为识别离子检测信号中的最高振幅峰值的定时，并且使用该峰值的定时作为反应物离子峰值的量度。该检测信号可以在不存在分析物的情况下获得，例如在IMS单元的操作循环期间，其中不存在样品蒸汽，因此大部分离子将仅仅是反应物离子。控制器还可以被配置为确定最高振幅峰值是否超过定义的最小振幅阈值，和/或它是否在选定的时间间隔内出现。如果最大峰值满足这两个标准，则控制器可将其识别为反应物离子峰值。在操作中，操作离子发生器以提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作IMS单元的方法，所述方法包括：获得第一离子迁移谱(IMS)数据，所述数据指示离子在IMS漂移室的漂移气体中飞行的时间；在所述第一IMS数据中，识别与所选离子组相关的参考特征；向所述IMS单元提供一定剂量的水蒸气，以将所述参考特征移动至选定时间间隔；以及根据使用所述IMS漂移室获得的第二IMS数据，控制向所述漂移气体中定量添加水蒸气，以使所述参考特征保持在所述选定时间间隔内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.31 GB 1701604.91.一种操作IMS单元的方法，所述方法包括：获得第一离子迁移谱(IMS)数据，所述数据指示离子在IMS漂移室的漂移气体中飞行的时间；在所述第一IMS数据中，识别与所选离子组相关的参考特征；向所述IMS单元提供一定剂量的水蒸气，以将所述参考特征移动至选定时间间隔；以及根据使用所述IMS漂移室获得的第二IMS数据，控制向所述漂移气体中定量添加水蒸气，以使所述参考特征保持在所述选定时间间隔内。2.根据权利要求1所述的方法，其中如果所述第二IMS数据指示所述参考特征先于所述选定时间间隔，则控制包括增加所述剂量。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中如果所述第二IMS数据指示所述选定时间间隔先于所述参考特征，则控制包括减少所述剂量。4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中将所述一定剂量的水蒸气提供给所述漂移气体。5.根据权利要求4所述的方法，其中将所述一定剂量的水蒸气被提供至耦合到所述IMS漂移室的漂移气体再循环通道中。6.根据权利要求5所述的方法，其中将所述一定剂量的水蒸气被提供到所述IMS单元的分子筛和集电极之间的所述漂移气体再循环通道中。7.根据权利要求6所述的方法，其中在从所述漂移气体再循环通道到所述IMS漂移室的出口处将所述一定剂量的水蒸气提供到所述漂移气体中。8.根据权利要求1至3中任一项的方法，其中将所述一定剂量的水蒸气提供到所述IMS单元的反应区域中。9.根据前述权利要求任一项所述的方法，包括基于在存在所述一定剂量的水蒸气时获得的IMS数据中的检测特征的相对于所述选定时间间隔的定时，检测样品中感兴趣的物质。10.一种离子迁移谱(IMS)装置，包括：漂移室；气体供应通道，用于耦合到所述漂移室，以从所述漂移室的漂移气体入口提供漂移气体流；用于提供水蒸气源的贮存器；和蒸汽剂量提供器，所述蒸汽剂量提供器耦合到所述贮存器和所述气体供应通道，用于将可控剂量的水蒸气提供到漂移气体流中，以调节所述漂移室中漂移气体的水蒸气含量。11.一种装置，该装置包括：气体供应通道，用于耦合到离子迁移谱(IMS)漂移室，以从所述IMS漂移室的漂移气体入口提供漂移气体流；用于提供水蒸气源的贮存器；和蒸汽剂量提供器，所述蒸汽剂量提供器耦合到所述贮存器和所述气体供应通道，用于将可控剂量的水蒸气提供到漂移气体流中，以调节所述漂移室中漂移气体的水蒸气含量。12.根据权利要求10或11所述的装置，其中所述气体供应通道包括气体再循环通道，所述气体再循环通道设置成使所述漂移气体流从所述漂移室的漂移气体出口再循环到所述漂移气体入口。13.根据权利要求12所述的装置，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·D·阿诺德，I·普罗奇诺，
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