离子迁移过滤器制造技术

披露了一种离子迁移过滤器(20)。本发明专利技术涉及但不限于场非对称离子迁移谱过滤器。例如，我们描述了用于过滤气体样本中的离子的离子过滤器。该离子过滤器包括多个电极(30a、30b、30c、32a、32b、32c)、第一离子通道(34a)和第二离子通道(34b)。第一离子通道(34a)用于从气体样本中的目标化学物质中过滤离子，其中第一离子通道(34a)限定了在多个电极(30a、30b、30c、32a、32b、32c)中的第一对电极(30a和32a)之间的间隙，并且具有第一离子通道间隙宽度(d

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离子迁移过滤器
本专利技术涉及离子迁移过滤器，例如但不限于场非对称离子迁移谱过滤器。
技术介绍
离子迁移谱被用于探测气体(例如空气)中的特定化学物质。差分迁移谱(Differentialmobilityspectrometry，DMS)，又称场非对称波形离子迁移谱(field-asymmetricwaveformionmobilityspectrometry，FAIMS)，被认为是对气相离子进行分离和表征的有力工具。如例如Krylov等人在《国际质谱学杂志(InternationalJournalofMassSpectrometry)》第279期(2009年)的第119页至125页的“差分迁移谱中的温度效应(temperatureeffectsindifferentialmobilityspectrometry)”中所解释的，DMS谱的稳定性和重复性是在分析应用中使用DMS的重要问题。已知漂移气体压力和温度对离子迁移的场依赖性有影响、改变了DMS谱中的波峰位置，Krylov的论文中提出了一种可用于对DMS谱进行温度校正的模型。如US2005/0167587A1中所阐释的，温度的升高导致了CV谱中的波峰因离子分离的增加而展宽。在这种条件下，在室温下分离的两个离子可能无法在100℃分离。类似地，在室温下未能分离的两个离子也可能在10℃分离。如例如Wilks等人在《国际质谱学杂志》第15期(2012年)的第199页至222页的“微型超高场离子迁移谱的特性(characterizationofaminiature,ultra-high-field,ionmobilityspectrometer)”中所解释的，离子通道间隙宽度是影响FAIMS系统性能的一个因素。申请人还认识到对用于选择性地区分特定化学物质的可替代的解决方案的需求。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了如所附权利要求所阐述的设备。本专利技术的其它特征将从从属权利要求和以下描述中变得明了。我们描述了一种用于过滤气体样本中的离子的离子过滤器，所述离子过滤器包括：多个电极；第一离子通道，用于从所述气体样本中的目标化学物质中过滤离子，其中所述第一离子通道限定在所述多个电极中的第一对电极之间的间隙，并且具有第一离子通道间隙宽度；以及第二离子通道，用于从所述气体样本中的所述目标化学物质中过滤离子，其中所述第二离子通道限定在所述多个电极中的第二对电极之间的间隙，并且具有第二离子通道间隙宽度，其中所述第一离子间隙宽度大于所述第二离子间隙宽度。所述电极对的相对表面可以因此形成离子通道的相对的壁。通过具有具备不同间隙宽度的通道，可以增加离子过滤器的选择性。这是因为不太可能有这种情况：来自多种不同样本的离子将可以穿过具有不同间隙宽度的通道而不会被其中一个电极所中和。例如，在FAIMS系统中，将可能选择特定的补偿场，以使得仅目标化学物质的离子穿过两条离子通道。所述离子过滤器可以包括：具有至少三条离子通道的离子通道阵列，其中所述阵列中的每条离子通道限定在所述多个电极中的相应电极对之间的间隙，并且具有相应的离子通道间隙宽度。因此，具有从气体样本中的目标化学物质中过滤离子的第三离子通道，其中所述第三通道形成在第三对电极之间并且具有第三离子通道间隙，类似地，也可以在第四对电极之间具有第四通道等等。可以具有多种不同的离子通道间隙宽度，因此通道数量的增加可以提供增强的敏感度。在一种布置中，所述离子通道阵列中的每条离子通道可以具有与每条相邻的离子通道不同的离子通道间隙宽度。应当理解的是，在阵列一侧的离子通道将仅具有单个相邻的离子通道，而在阵列中间的离子通道将具有两条相邻的离子通道。如下面所描述的，相邻的通道将彼此紧邻或者由电极隔开。在阵列中的离子通道可以被布置成：具有最小的离子间隙宽度的离子通道被设置成与每条具有更大的离子间隙宽度的离子通道相比更靠近所述离子过滤器的中心。通常，离子更倾向于流过离子过滤器的中心区域。类似地，离子更可能流过更宽的通道。通过将更窄的离子通道设置在离子过滤器的中心并且更宽的离子通道朝向离子过滤器的边缘，可以促使离子在离子过滤器的整个宽度上更均匀地流动。更一般性地，所述离子通道将被布置成具有不同的离子通道间隙宽度的分布，以匹配所期望的轮廓。所述离子过滤器可以包括单片电极层，其中每条离子通道和/或每个电极位于所述单片电极层中。这将减少制造成本并简化制造流程。所述电极层可以包括第一电极部和第二电极部，并且其中每对电极包括位于所述第一电极部中的第一电极以及位于所述第二电极部中的第二电极。所述多个电极可以包括电极的第一阵列和第二阵列。所述第一电极部可以包括所述第一阵列，所述第二电极部可以包括所述第二阵列。所述第一电极部以及因此所述第一阵列可以包括设置为相同电位的正电极，并且所述第二电极部以及因此所述第二阵列可以包括设置为相同电位的负电极，反之亦然。虽然可能仅具有两个电极部，但每一个电极部可以被认为包括多个单独的电极。换句话说，在第一或第二阵列中的每一个电极可以被认为是单独的电极，即使它们在物理上是连接的。所述离子通道可以形成连续通道的一部分，所述连续通道将所述电极层分成第一电极部和第二电极部。所述电极的第一阵列和第二阵列可因此形成电极的交叉指型阵列，该电极的交叉指型阵列可以被认为是类似指部的。在交叉指型阵列中，每一对相邻的离子通道可以由电极进行分隔，如上面所述的，这些“指部”电极可以被认为是单独的电极，即使它们是第一或第二电极部的一部分。类似地，虽然具有单个通道，但其可以被有效地视为被分成形成了单独的离子通道的多个部分，其中离子单独地流过每一条离子通道。因此，第一对电极可以包括来自第一阵列的第一电极以及来自第二阵列的第一电极，并且第二对电极可以包括来自第一阵列的第二电极以及来自第二阵列的第一电极等等。换句话说，由三个电极的两种不同的组合而不是由四个不同的电极形成第一对电极和第二对电极。电极的交叉指型阵列可因此提供紧凑的并且具有大量离子通道的离子过滤器。这种离子过滤器可因此具有增强的敏感度。在所述交叉指型阵列中，每条单独的离子通道的间隙宽度可以从阵列的外边缘到阵列的中心在宽度上逐渐变窄。在这种布置中，每条离子通道优选地沿离子通道的长度保持恒定的间隙宽度。通过使离子间隙宽度逐渐变窄，中心离子通道与朝向边缘的离子通道相比宽度更窄，以获得更均匀地流过离子过滤器的益处。这将导致在交叉指型阵列中的每个阵列中的电极之间的不均匀的间隔。可替代地，在第一阵列中的每个电极可以与其相邻的电极均匀地间隔开，并且类似地，在第二阵列中的每个电极可以与其相邻的电极均匀地间隔开。第一阵列和第二阵列可以被偏置，以使得交叉指型阵列中的每条相邻的通道具有不同的离子间隙宽度。所述多个电极中的每一个电极可以是弯曲的。例如，所述交叉指型阵列可以包括多个同心地设置的电极。所述多个电极可以包括具有大体上不连续的中空圆柱体形状的电极。每一个圆柱体可以包括突出部，该突出部位于相邻圆柱体的缩进部(indentation)中。在该布置中，电极对的相对表面可以分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于过滤气体样本中的离子的离子过滤器，所述离子过滤器包括：/n多个电极；/n第一离子通道，用于从所述气体样本中的目标化学物质中过滤离子，其中所述第一离子通道限定在所述多个电极中的第一对电极之间的间隙，并且具有第一离子通道间隙宽度；以及/n第二离子通道，用于从所述气体样本中的所述目标化学物质中过滤离子，其中第二离子通道限定在所述多个电极中的第二对电极之间的间隙，并且具有第二离子通道间隙宽度；/n其中所述第一离子通道间隙宽度大于所述第二离子通道间隙宽度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171006 GB 1716348.61.一种用于过滤气体样本中的离子的离子过滤器，所述离子过滤器包括：
多个电极；
第一离子通道，用于从所述气体样本中的目标化学物质中过滤离子，其中所述第一离子通道限定在所述多个电极中的第一对电极之间的间隙，并且具有第一离子通道间隙宽度；以及
第二离子通道，用于从所述气体样本中的所述目标化学物质中过滤离子，其中第二离子通道限定在所述多个电极中的第二对电极之间的间隙，并且具有第二离子通道间隙宽度；
其中所述第一离子通道间隙宽度大于所述第二离子通道间隙宽度。


2.根据权利要求1所述的离子过滤器，其特征在于，包括：具有至少三条离子通道的离子通道阵列，其中所述阵列中的每条离子通道限定在所述多个电极中的相应电极对之间的间隙，并且具有相应的离子通道间隙宽度。


3.根据权利要求2所述的离子过滤器，其特征在于，所述离子通道阵列中的每条离子通道具有与每条相邻的离子通道不同的离子通道间隙宽度。


4.根据权利要求2或3所述的离子过滤器，其特征在于，具有最小的离子间隙宽度的离子通道被设置成与每条具有更大的离子间隙宽度的离子通道相比更靠近所述离子过滤器的中心。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的离子过滤器，其特征在于，包括单片电极层，其中每条离子通道和所述多个电极中的每个电极位于所述单片电极层中。


6.根据权利要求5所述的离子过滤器，其特征在于，所述电极层包括第一电极部和第二电极部，并且其中每对电极包括位于所述第一电极部中的第一电极以及位于所述第二电极部中的第二电极。


7.根据权利要求6所述的离子过滤器，其特征在于，所述多个电极包括电极的第一阵列和第二阵列，并且其中所述第一电极部包括所述第一阵列，所述第二电极部包括所述第二阵列。


8.根据权利要求7所述的离子过滤器，其特征在于，所述离子通道形成连续通道的一部分，所述连续通道将所述电极层分成第一电极部和第二电极部。


9.根据权利要求8所述的离子过滤器，其特征在于，所述电极的第一阵列和第二阵列形成电极的交叉指型阵列。


10.根据权利要求9所述的离子过滤器，其特征在于，所述第一阵列中的每个电极与其在所述第一阵列中的相邻电极均匀地间隔开，并且所述第二阵列中的每个电极与其在所述第二阵列中的相邻电极均匀地间隔开，并且在所述交叉指型阵列中的每条相邻的离子通道具有不同的离子间隙宽度。


11.根据权利要求9所述的离子过滤器，其特征在于，每条离子通道的相应的间隙宽度相对于其它离子通道的间隙宽度在宽度上朝向所述交叉指型阵列的中心逐渐变窄。


12.根据权利要求9至11中任一项所述的离子过滤器，其特征在于，所述多个电极中的每一个电极至少部分地弯曲。


13.根据权利要求12所述的离子过滤器，其特征在于，所述多个电极中的至少一些电极为部分中空的圆柱体的形式。


14.根据权利要求5至7中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·梅尔赫斯特，乔恩·皮尔森，M·奥斯沃斯，
申请(专利权)人：奥斯通医疗有限公司，奥斯通有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB