[发明专利]一种离子捕集气体分子分离方法及装置

权利要求书

1.一种离子捕集气体分子分离装置，包括装置本体（100），其特征在于：所述装置本体（100）包括样品气体进气管（10）、离子化电离源（20）、电离室（30）、离子捕集中和电极（40）、离子推斥电极（50）、洗气进气管（70）、出气管（80）；其中，

所述离子化电离源（20）用于将所述电离室（30）内的待检测的样品气体电离化形成带正电离子；所述离子化电离源（20）内设有若干档可调节功率输出；

所述电离室（30）用于提供所述待检测的样品气体电离的电离反应腔（306）；所述电离室（30）为三通结构，其中，第一端连通所述离子化电离源（20），第二端安装所述离子捕集中和电极（40），第三端安装所述离子推斥电极（50）；

所述离子捕集中和电极（40）用于中和带正电离子电量并还原成中性分子；所述离子捕集中和电极（40）连通所述样品气体进气管（10）与所述洗气进气管（70）；

所述离子推斥电极（50）用于提供推动带正电离子向所述离子捕集中和电极（40）运动的捕集电场；所述离子推斥电极（50）侧连通所述出气管（80）；

还包括由出气汇聚器（60），通过所述出气汇聚器（60）连通所述离子推斥电极（50）侧与所述出气管（80）；所述出气汇聚器（60）包括呈漏斗状的汇聚内表面（603）、孔道（605）；所述孔道（605）连通所述汇聚内表面（603）与所述出气管（80）；

所述电离室（30）为中空三通结构，所述电离室（30）内表面一端设有第一台阶（302）、第二台阶（303）；所述第一台阶（302）几何尺寸大于所述第二台阶（303）几何尺寸；所述第一台阶（302）用于固定所述离子捕集中和电极（40）；所述第二台阶（303）与所述离子捕集中和电极（40）形成导气沟槽与拢气口；所述电离室（30）内表面另一端设有第三台阶（304）；所述第三台阶（304）用于固定所述离子推斥电极（50）；

所述离子捕集中和电极（40）包括进气导流槽（401）、离子中和捕集板（403）、中和电极引线（404）、样品进气孔（405）、洗气进气孔（406）；通过所述中和电极引线（404）将所述离子中和捕集板（403）与电源连接；所述离子中和捕集板（403）用于中和带正电离子电量；所述样品进气孔（405）与所述洗气进气孔（406）分别与所述进气导流槽（401）连通；所述样品进气孔（405）连通所述样品气体进气管（10）；所述洗气进气孔（406）连通所述洗气进气管（70）；

待检测的样品气体通过所述样品气体进气管（10）进入所述电离室（30）充分电离后，得到带正电离子，在所述离子推斥电极（50）的捕集电场的电场力作用下，正离子被推向所述离子捕集中和电极（40）后中和得到中性分子，分子脱离所述离子捕集中和电极（40）再度被电离成正离子，样品气体分子一直在离子态和分子态之间转换并被捕集电场约束在所述离子捕集中和电极（40）附近的离子化电离源（20）作用区域内，再度被离子化得样品气体无法穿过所述离子推斥电极；降低单位时间内用于电离的光子数量，质子亲和能相对较低的样品气体分子未被再度离子化，成为中性分子，并被洗气携带穿过离子推斥电极并输出；质子亲和能相对较高的样品气体分子因被再度离子化而无法穿过离子推斥电极；洗气通过所述洗气进气管（70）进入所述电离室（30），洗气将质子亲和能相对较低的样品气体分子携带穿过所述离子推斥电极（50）的镂空结构并从所述出气管（80）输出。

2.如权利要求1所述的一种离子捕集气体分子分离装置，其特征在于，所述离子化电离源（20）为紫外光离子化电离源，所述紫外光离子化电离源包括紫外PID灯（201）、螺旋管驱动线圈（202）、射频驱动电源（203）；所述螺旋管驱动线圈（202）缠绕在所述紫外PID灯（201）灯身上；所述螺旋管驱动线圈（202）两极连接所述射频驱动电源（203）；所述紫外PID灯（201）的透光窗口（204）与所述电离室（30）连接。

3.如权利要求1所述的一种离子捕集气体分子分离装置，其特征在于：位于所述第三台阶（304）同端的所述电离室（30）内表面端面还设有第四台阶（305）；所述第四台阶（305）用于固定所述出气汇聚器（60）。