离子迁移率分析装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于离子迁移谱领域，公开了一种高占空比离子迁移率分析装置及分析方法，包括：离子源、第一离子存储区域、第二离子存储区域、离子迁移率分析器。离子迁移率分析器包括第一、第二两个通道，通道内包含与离子迁移方向同轴的气流及与气流方向反向的直流电场，且两通道内直流电场强度不同，在一个连续扫描周期内，将未到合适扫描条件或已经错过合适扫描条件，而不能通过该迁移率分析器的离子，暂时存储在两个独立的离子存储区域中而不会被损失掉，等到该扫描周期或者下个扫描周期条件合适时，再通过迁移率分析器进行分析。本发明专利技术能够提高过滤型离子迁移谱仪的占空比，从而提高其灵敏度和实际分析时的定性能力。灵敏度和实际分析时的定性能力。灵敏度和实际分析时的定性能力。

【技术实现步骤摘要】
离子迁移率分析装置


[0001]本专利技术涉及离子迁移谱，特别是涉及一种高占空比的过滤型离子迁移率分析装置。

技术介绍

[0002]离子迁移谱仪可用于分析离子的迁移率或差分迁移率。离子迁移谱仪有多种形式，比如离子迁移管式迁移谱(drift cell mobility)、行波离子迁移谱(travelling wave ion mobility)、捕集离子迁移谱(trapped ion mobility)、高场不对称波形离子迁移谱(FAIMS)、差分离子迁移谱(DMS)、和差分离子迁移率分析器(DMA)等。这些离子迁移谱仪工作方式各异，其中DMA、DMS、FAIMS属于迁移率过滤型(mobility filter)，即在某工作条件下，迁移谱仪仅允许某一迁移率(或差分迁移率)范围内的离子通过，其余离子被过滤掉而全部损失，通过扫描工作条件，可使得不同迁移率(或差分迁移率)的离子依次通过而得到谱图。比如，对于差分离子迁移率分析器(DMA)，可以扫描正交于气流方向的电场的幅值，使得不同迁移率的离子依次通过接收的狭缝而得到迁移谱谱图。对于专利CN2017104191571中描述的U型离子迁移谱仪，可以同时扫描第一和第二通道的场强E1和E2、并保持E2和E1的差值不变，可以使得不同迁移率的离子依次通过该装置得到迁移谱谱图。在一个扫描周期内，这种过滤型离子迁移谱仪的离子的利用效率是非常低的。下文中根据行业习惯，将这种离子利用效率定义为仪器的占空比(duty cycle)，特别对于较高分辨率的过滤型迁移谱装置，该占空比一般低于1％。r/>[0003]在非过滤型的迁移谱仪中，已经有在先技术可以提高占空比，比如，在迁移管迁移谱、行波迁移谱或者捕集离子迁移谱中，可以在迁移率分析器的入口之前设置一个离子存储区域；在进行迁移率分析前，连续的离子流在该区域中不断累积并存储下来，然后脉冲释放到迁移率分析器进行分析，这样理论上可达到100％的占空比。然而，该过程不可避免地会带来其它性能、比如分辨率或动态范围的降低。而在过滤型的离子迁移谱仪中，受制于过滤行为本身带来的占空比的下降，现有技术未提供高占空比的离子迁移率分析装置。

技术实现思路

[0004]鉴于以上问题，本专利技术提出一种高占空比的离子迁移率分析装置，可提高过滤型离子迁移谱仪在进行连续扫描时的离子利用效率，从而提高仪器的灵敏度。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种离子迁移率分析装置以及对应的离子迁移率分析方法，该离子迁移率分析装置包括：
[0006]离子源，用于连续产生离子，产生的离子中包含分析物离子；
[0007]离子迁移率分析器，位于离子源下游，用以接收离子源产生的离子并进行迁移率分析，离子迁移率分析器内具有第一离子存储区域和第二离子存储区域；
[0008]离子迁移率分析器在一个从t0到t1的工作周期内，扫描至少一个工作参数f(t)，从而使得不同迁移率的离子依次通过离子迁移率分析器，工作参数f(t)为时间t的单调函数，
分析物离子可通过分析器的工作参数区间为[f(
tA
)，f(
tB
)]，且t0<t
A
<t
B
<t1；
[0009]工作周期重复多次，且在每个工作周期内：
[0010]在t0≤t<t
A
阶段，至少一部分在此阶段内被离子迁移率分析器滤除的分析物离子，被传输和存储在第一离子存储区域中；
[0011]在t
B
<t≤t1阶段，至少一部分在此阶段内被离子迁移率分析器滤除的分析物离子，被传输和存储在第二离子存储区域中；
[0012]在t
A
≤t≤t
B
阶段，离子源产生的分析物离子、在同一工作周期内被存储在第一离子存储区域的分析物离子、以及在上一工作周期内被存储在第二离子存储区域的分析物离子，可通过离子迁移率分析器，进入下级分析装置或被检测器检测。
[0013]如上所述，本专利技术的离子迁移率分析装置和方法，具有以下有益效果：
[0014]在一个连续扫描周期内，将未到合适扫描条件、或已经错过合适扫描条件、而不能通过该离子迁移率分析器的离子，暂时存储在两个独立的离子存储区域中而不会损失掉，等到该扫描周期、或者下个扫描周期条件合适时，再驱动其通过离子迁移率分析器而被分析。这样，即使对于过滤型离子迁移谱仪，理论上也可以达到接近100％的离子利用效率，提高了离子迁移谱仪器的占空比，从而提高其灵敏度和用于实际分析时的定性能力。本专利技术的离子迁移率分析装置和方法可适用于多种类型的离子迁移谱仪，比如DMA、DMS/FAIMS、U型离子迁移谱仪等。
附图说明
[0015]图1是本专利技术第一实施方式中离子迁移率分析装置的分析流程示意图；
[0016]图2是现有技术中离子迁移率分析装置的结构和一个周期内的分析过程示意图；
[0017]图3是本专利技术第一实施方式中离子迁移率分析装置的结构和一个周期内的分析过程示意图；
[0018]图4是现有技术中离子迁移率分析装置的直流电场扫描示意图；
[0019]图5是本专利技术第一实施方式中离子迁移率分析装置的直流电场扫描示意图；
[0020]图6是本专利技术第一实施方式中离子迁移率分析装置进行多种目标物离子分析时的扫描方式示意图；
[0021]图7是本专利技术第一实施方式中离子迁移率分析装置的实验结果；
[0022]图8a是现有技术中离子迁移率分析装置的分析过程示意图；
[0023]图8b是本专利技术第二实施方式中离子迁移率分析装置的分析过程示意图；
[0024]图9是本专利技术离子迁移率分析装置与质谱分析器串联使用的系统构成图。
[0025]附图标记:
[0026]1‑
离子源
[0027]2‑
第一离子存储区域
[0028]3‑
第二离子存储区域
[0029]4‑
离子迁移分析器
[0030]5‑
检测器
[0031]6‑
质谱分析器
[0032]40
‑
第一通道
[0033]41
‑
第二通道
[0034]7‑
U型离子迁移率分析器
[0035]8‑
四极杆质量分析器
[0036]9‑
碰撞腔
[0037]10
‑
飞行时间质谱仪。
具体实施方式
[0038]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。
[0039]须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子迁移率分析装置，其特征在于，包括：离子源，用于连续产生离子，产生的离子中包含分析物离子；第一离子存储区域，位于所述离子源下游；第二离子存储区域，位于所述离子源下游；离子迁移率分析器，位于所述离子源下游，用以接收所述离子源产生的离子并进行迁移率分析；所述离子迁移率分析器在一个从t0到t1的工作周期内，扫描至少一个工作参数f(t)，从而使得不同迁移率的离子依次通过所述离子迁移率分析器，所述工作参数f(t)为时间t的单调函数，所述分析物离子可通过所述离子迁移率分析器的工作参数区间为[f(
tA
)，f(
tB
)]，且t0<t
A
<t
B
<t1；所述工作周期重复多次，且在每个工作周期内：在t0≤t<t
A
阶段，至少一部分在此阶段内被所述离子迁移率分析器滤除的所述分析物离子，被传输和存储在所述第一离子存储区域中；在t
B
<t≤t1阶段，至少一部分在此阶段内被所述离子迁移率分析器滤除的所述分析物离子，被传输和存储在所述第二离子存储区域中；在t
A
≤t≤t
B
阶段，所述离子源产生的分析物离子、在同一工作周期内被存储在所述第一离子存储区域的分析物离子、以及在上一工作周期内被存储在所述第二离子存储区域的分析物离子，可通过所述离子迁移率分析器，进入下级分析装置或被检测器检测。2.根据权利要求1所述的离子迁移率分析装置，其特征在于：所述离子迁移率分析器包含第一通道和第二通道，在进行迁移率分析时，所述离子源产生的离子依次通过所述第一通道和所述第二通道，并且，仅有大于设定的离子迁移率K1的离子能通过第一通道，且仅有小于设定的离子迁移率K2的离子能通过第二通道，其中K1<K2，从而使得仅有迁移率在K1与K2之间的离子可通过所述离子迁移率分析器；或者仅有小于设定的离子迁移率K1的离子能通过第一通道，且仅有大于设定的离子迁移率K2的离子能通过第二通道，其中K2<K1，从而使得仅有迁移率在K1与K2之间的离子可通过所述离子迁移率分析器。3.根据权利要求2所述的离子迁移率分析装置，其特征在于：所述第一通道和所述第二通道内，包含与离子迁移方向同轴的气流，以及与气流方向反向的直流电场，所述第一通道内的直流电场与第二通道内的直流电场强度不同。4.根据权利要求2或3所述的离子迁移率分析装置，其特征在于：所述工作参数f(t)为电场强度。5.根据权利要求2所述的离子迁移率分析装置，其特征在于：所述第一离子存储区域位于所述第二通道之前，所述第二离子存储区域位于所述第一通道之前。6.根据权利要求2所述的离子迁移率分析装置，其特征在于：所述第一离子存储区域位于所述第一通道之前，所述第二离子存储区域位于所述第二通道之前。7.根据权利要求4所述的离子迁移率分析装置，其特征在于：所述第一通道与第二通道均为直线结构，且二者之间的夹角不小于90度。8.根据权利要求5或6所述的离子迁移率分析装置，其特征在于：所述第一离子存储区
域和所述第二离子存储区域内施加有射频电场和直流电场以存储离子。9.根据权利要求4所述的离子迁移率分析装置，其特征在于：扫描...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小强，王珂珂，孙文剑，
申请(专利权)人：株式会社岛津制作所，
类型：发明
国别省市：