[发明专利]一种差分离子迁移谱与高场不对称波形离子迁移谱联用装置

说明书

本发明涉及一种差分离子迁移谱与高场不对称波形离子迁移谱联用装置。包括差分离子迁移谱、高场不对称波形离子迁移谱以及连通两者的接口装置，所述的差分离子迁移谱包括第一基板、第一进气口、离子源、离子源基板、第二进气口、第一尾气口、第一离子选择电极及第二离子选择电极，所述的高场不对称波形离子迁移谱包括第二基板、第三进气口、第二尾气口、第一离子分离电极、第二离子分离电极、弱电流检测电极、弱电流探测器及偏置电极，所述的接口装置由第一牵引电极以及第二牵引电极组成。由上述技术方案可知，本发明实现了待测物质离子在空间位置和迁移速度差异的二次分离，可实现离子迁移谱在复杂环境下污染物的现场检测。

技术领域

本发明涉及离子迁移谱领域，具体涉及一种差分离子迁移谱与高场不对称波形离子迁移谱联用装置。

背景技术

离子迁移谱是一种基于气态离子迁移率差别，在电场和流场的共同作用下实现离子分离识别的一种分析技术，具有灵敏度高、结构简单、检测速度快等优点，已在爆炸物、环境等现场领域有着广泛的应用。离子迁移谱根据工作方式可分为多种，其中差分离子迁移谱和高场不对称波形离子迁移谱作为其中的两种，因其结构简单和工作条件为常压成为近年来研究的热点。

差分离子迁移谱是一种在低电场下带电粒子迁移空间位置差异实现离子分离的分析技术。早期用于气溶胶等颗粒物粒径的检测，在环境监测、生物质谱等领域需求的推动下，差分离子迁移谱检测对象粒径逐渐从微米拓展至纳米尺度，并在近年来被尝试用于生物大分子和气体小分子检测。20世纪80年代逐渐有人开始研究用于现场环境污染物检测的差分离子迁移谱技术，并成功的实现环境污染物挥发性有机物的检测，2013年，西班牙V.Pomareda等人采用差分离子迁移谱对丙酮和甲苯等分子物质进行检测和基于多变量数据处理进行定量和定性分析，研究发现差分离子迁移谱具有检测速度快、功耗低等优点，但是其分辨相对较低，无法满足复杂环境下的污染物成分分析。

高场不对称波形离子迁移谱是一种在高电场下离子迁移率差异实现离子分离的一种分析技术，具有分辨率高等优点，自问世以来一直在复杂环境领域有着广泛的应用。高场不对称波形离子迁移谱分辨率与其分离电场的大小有着密切关系，在上世纪九十年代，美国新墨西哥州立大学的G.A.Eiceman研究团队发现分辨率随着高场不对称波形离子迁移谱分析器内部电场的增加而增加，但是其在复杂环境中干扰物成分较多，为了提高高场不对称波形离子迁移谱的分辨识别能力，只有通过提高其核心器件分析器的内部电场，导致该仪器整体功耗大，且灵敏度也随着电场的增加呈指数形式下降，无法满足大部分物质成分的检测。

美国专利US7858927B2采用差分离子迁移谱与质谱联用，实现物质成分谱图的二维识别，其中差分离子迁移谱工作于常压下，而质谱工作于真空环境下，二者技术联用需要设计复杂的接口装置，且现有的质谱仪器体积相对较大，一般用于实验室物质成分分析，不能用于现场复杂环境下污染物的检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种差分离子迁移谱与高场不对称波形离子迁移谱联用装置，解决了离子迁移谱技术在复杂环境下分辨率低和功耗大等问题，实现复杂环境下现场物质成分的检测和分析。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括差分离子迁移谱、高场不对称波形离子迁移谱以及连通两者的接口装置，所述的差分离子迁移谱包括第一基板，差分离子迁移谱的内部设有相通的离化区及离子选择区，所述的离化区设有供载气进入的第一进气口，且离化区内设有离子源，所述的离子源固定在离子源基板上，所述的离子选择区设有供鞘气进入的第二进气口以及用于排气的第一尾气口，且离子选择区内设有第一离子选择电极及第二离子选择电极，所述的高场不对称波形离子迁移谱包括第二基板，所述的第二基板上设有供迁移气进入的第三进气口以及用于排气的第二尾气口，所述高场不对称波形离子迁移谱内设置有第一离子分离电极、第二离子分离电极、弱电流检测电极、与弱电流检测电极相连的弱电流探测器以及偏置电极，所述的接口装置由固定在第一基板表面的第一牵引电极以及固定第二基板表面的第二牵引电极组成。