[发明专利]一种双极性Hadamard变换离子迁移谱仪

说明书

本发明涉及一种双极性Hadamard变换离子迁移谱仪，包括：离子迁移管，由电离源、反应区、离子迁移区、离子门和信号探测器组成；双极性Hadamard变换离子门控制模块，由正向和反向Hadamard变换控制模块组成；信号分析与数据处理单元，用于Hadamard变换离子迁移谱信号的采集、叠加谱的还原和数学运算。双极性Hadamard变换离子门控制模块与离子门相连接，先后产生正向和反向的Hadamard变换门控数字序列，并转换成电压信号并接入离子门两端，用来控制离子门的开启和关闭，得到正向/反向Hadamard变换离子迁移谱，再结合数学运算，获得双极性Hadamard变换离子迁移谱。本发明可消除或削弱传统Hadamard变换离子迁移谱中的假峰，提高Hadamard变换离子迁移谱的离子信号强度和信噪比，提升Hadamard变换离子迁移谱的分析识别能力。

技术领域

本发明属于分析仪器与检测领域，具体涉及一种双极性Hadamard变换离子迁移谱仪。

背景技术

信噪比是离子迁移谱的核心参数之一。提高离子迁移谱的信噪比，可有效降低离子迁移谱的检测限，提升离子迁移谱的分析检测能力。2006年，科学家首次把Hadamard变换技术应用到离子迁移谱技术中，发展了Hadamard变换离子迁移谱新技术，该技术利用Hadamard变换控制模块产生正向周期性数字序列，用于控制离子迁移谱离子门的开启和关闭，提高离子的使用效率，最终可使离子迁移谱信噪比提高2～10倍。

然而，在Hadamard变换离子迁移谱技术中，由于受调制缺陷等因素影响，Hadamard变换离子迁移谱谱图中存在大量假峰，这些假峰一方面提高了信号的本底噪音，降低了离子迁移谱的信噪比；此外，假峰的存在也给物质的分析检测带来了干扰。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有Hadamard变换离子迁移谱中假峰普遍存在的现象，提供一种双极性Hadamard变换离子迁移谱仪，即：通过双极性Hadamard变换离子门控制模块先后产生正向和反向周期性数字序列，再将该数字序列转换成相应的脉冲电压信号接入离子门两端，用来控制离子门的开启和关闭，获得正向Hadamard变换离子迁移谱和反向Hadamard变换离子迁移谱。再利用信号分析与处理单元将正向和反向Hadamard变换离子迁移谱进行叠加相减，获得假峰消除或削弱的双极性Hadamard变换离子迁移谱，进一步提高Hadamard变换离子迁移谱信噪比，提升Hadamard变换离子迁移谱的分析和识别能力。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种双极性Hadamard变换离子迁移谱仪，包括离子迁移管、双极性Hadamard变换离子门控制模块及信号分析与处理单元。所述离子迁移管是由电离源、反应区、离子门、离子迁移区和信号探测器组成。双极性Hadamard变换离子门控制模块通过导线和离子迁移管上的离子门连接，双极性Hadamard变换离子门控制模块先产生正向Hadamard变换周期性数字序列，再将该数字序列转换成正向脉冲电压信号并接入离子门两端，用来控制离子门的开启和关闭。在这种离子门控制模式下，离子门开启后，离子迁移管反应区内的离子通过离子门进入离子迁移区，在电场作用下迁移到达离子迁移管末端，被信号探测器探测，产生的信号在信号分析与处理单元经数据处理、变换与还原，把正向Hadamard变换离子迁移叠加谱转化为正向Hadamard变换离子迁移谱。随后，双极性Hadamard离子门控制模块产生反向周期性数字序列，再转换成反向脉冲电压信号并接入离子门两端，用于控制离子门的开启和关闭。在这种控制模式下，反应区的离子通过离子门进入离子迁移区，在电场作用下到达离子迁移管末端被信号探测器探测，产生的信号在信号分析与处理单元经数据处理、变换与还原，把反向Hadamard变换离子迁移叠加谱转化为反向Hadamard变换离子迁移谱。最后，信号分析与处理单元将正向Hadamard变换离子迁移谱和反向Hadamard变换离子迁移谱进行叠加相减，消除或削弱假峰，获得离子信号强度更强、信噪比更高的双极性Hadamard变换离子迁移谱。