[发明专利]离子迁移装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种使已离子化的物质迁移的装置。

背景技术

作为高灵敏度地检测、分析化学物质的技术，近年来被称为高场不对称性离子迁移率光谱仪(FAIMS)的装置受到关注。该装置能够通过使施加到传感器的直流电压和交流电压发生变化，来利用精细的过滤器检测已离子化的化学物质的迁移率的变化，根据其检测结果的差异来确定化学物质。

在日本特表2008-508693号公报(国际公开WO2006/013396)中记载了具有离子过滤器的离子迁移率光谱仪，该离子过滤器为至少一个离子通道的形状，该离子通道具有多个电极。该离子迁移率光谱仪通过施加到导电层的随时间变化的电位，使得能够选择性地允许填充剂的离子种类进入。电位具有驱动电场分量和横电场分量，在优选的实施方式中，各个电极均参与产生驱动电场和横电场这两个分量。即使没有漂移气流也能够使用设备。

发明内容

作为对离子迁移率进行测量的技术，已知有FAIMS(FAIMS、Field Asymmetric wave form Ion Mobility Spectrometry、高场不对称质谱仪或者DIMS、Differential Ion Mobility Spectrometry(差分离子迁移谱))的技术。FAIMS技术使作为测量对象的化学物质离子化，在利用离子迁移率针对每种化学物质是唯一的性质来使已离子化的化学物质在载气(缓冲气体)中迁移的同时，使差动型电压(DV、DispersionVoltage(分离电压)、Vd电压、交流电压、电场电压Vrf，以后为Vf)和补偿电压(CV、CompensationVoltage(补偿电压)、Vc电压、补偿电压、直流电压，以后为Vc)发生变化，来不对称地交替地切换高电场和低电场。由此，非目标的化学物质在飞行中途碰撞生成电场的电极(板)失去电荷而不被检测出。另一方面，如果适当地控制该电压Vf和电压Vc的条件，则作为检测目标的被离子化的化学物质能够到达检测器并作为流过检测器的电流值而检测出。

本发明的一个方式是使已离子化的物质沿第一方向进行迁移的迁移装置。该迁移装置具有：多个第一电极，该多个第一电极沿第一方向排列，该多个第一电极中的至少一部分邻接的电极间所形成的电场方向定期性地反转，形成使已离子化的物质中的至少一部分沿第一方向行进的线性驱动用的第一交流电场；以及多个第二电极，该多个第二电极沿与第一方向不同的第二方向排列，形成使已离子化的物质中的至少一部分的行进方向向第二方向偏转的不对称的第二交流电场。

在该迁移装置中，多个第一电极中的至少一部分邻接的电极间所形成的电场方向定期性地反转。典型的是对多个第一电极进行切换使得邻接的电极之间的极性定期性地(在短周期内)反转。因而，利用多个第一电极形成线性驱动用的第一交流电场，多个第一电极针对已离子化的物质作为线性静电马达而发挥功能。第一方向既可以是直线，也可以是曲线。

电场中的离子的平均迁移速度vd通过下面的式(1)提供。

vd=KE   …(1)

在此，E为电场的强度，K为迁移率(离子迁移率)，是在各化学物质(分子、原子、气体分量、组合物等)中唯一的参数。因而，使与包括离子迁移率、电场的强度以及切换速度(频率)的第一交流电场的条件相符(同步)的化学物质沿第一方向迁移，并从迁移装置输出。另外，在迁移装置内，由于与第一交流电场的条件相符(同步)的化学物质的浓度降低，因此该化学物质实质上被吸入到迁移装置。

由沿第二方向排列的多个第二电极形成的不对称的第二交流电场如FAIMS技术所示的那样使离子迁移率符合第二交流电场的条件的化学物质停留在第二电极间。因而，在该迁移装置中，符合第二交流电场的条件的化学物质停留在第二电极间，如果该化学物质符合第一交流电场的条件，则使其快速地沿第一方向迁移。因此，能够提供一种具备高的选择性能、即使微量也能够使特定的化学物质高效地迁移的迁移装置。

为了形成能够进行线性静电驱动的第一交流电场而需要高的电场强度，但是通过利用微加工(Micromachine)或者MEMS技术缩小多个第一电极间的距离，由此即使不使用非常高的电压也能够使已离子化的化学物质迁移。另外，能够提供一种小型的迁移装置。