[发明专利]一种改善离子迁移谱中BN门歧视效应的离子门控制方法

说明书

一种改善离子迁移谱中BN门歧视效应的离子门控制方法，包括：在第一预设时间间隔内，在第一组电极上施加第一电压，在第二组电极上施加第二电压；其中第二电压高于第一电压且两者的电压差为刚好使离子全部不能通过的临界关门电压差；在第二预设时间间隔内，在第一组电极与第二组电极上施加相同大小的电压，使离子能正常通过离子门；在第三预设时间间隔内，在第一组电极上施加第三电压，在第二组电极上施加第四电压；其中第三电压高于第一电压，第四电压高于第三电压且两者的电压差为刚好使离子全部不能通过的临界关门电压差。通过控制BN门的两组电极的电压在三态下随时间做周期性变化，实现了减轻离子门歧视性的同时提高了离子迁移谱仪的分辨率。

技术领域

本发明涉及离子迁移谱仪，特别是涉及一种改善离子迁移谱中BN门歧视效应的离子门控制方法。

背景技术

SA-IMS的分析过程包含电离与迁移两步。首先将不同样品分子电离，随后通过离子门将离子在同一时刻注入迁移区，不同离子在迁移区按各自对应的迁移率先后抵达终点，实现样品的分离。其中离子门是承接两个过程的关键器件，其最初的设计目的是作为离子控制器用在飞行之间质谱中，通过改变离子的前进方向从而阻止离子参与正常的飞行时间分析过程；而由于大气环境下中的离子随时会与环境中的中性气体分子发生碰撞，其运动可以视为没有惯性的匀速运动，用在IMS中的离子门可以直接控制离子的通断。在SA_IMS的进样过程中，通过离子门注入的离子团宽度和数量直接影响着得到谱图结果的半峰宽和信号强度。

Bradbury-Nielsen离子门(BNG)是目前商品化IMS仪器中普遍采用的离子门构型。当BNG允许离子通过的过程中，其上两组金属丝施加相同的电势差。由于离子门的金属直径都基本小于0.1mm，对于运动大约长100mm以上的迁移过程来说，离子门呈现在离子迁移方向上的整体宽度可以被忽略。在离子门阻断离子通过的过程中，其上两组金属丝施加不同的电势。因为这种电势差形成的空间电场并不能控制在离子门所在的平面内，而是向周边辐射出一个空间范围，所以关门时离子门对离子流的“切割”也不“平整”。

这一现象最早由Puton于1989年报导，在离子门关门的过程中，所采用的关门电压越大，意味着电场向离子门前方渗透的范围越多，从而对离子团的“拉扯”也就越明显。因此需要选择合适的关门电压，让离子门在关门电压下刚好能够锁住离子流，这一电压也被称为临界关门电压。此时，电场对离子流的影响最小。在这篇报道的基础上，多组研究团队也都就此问题展开更详细的讨论，到2011年，我国大连化物所李海洋团队的杜永斋博士公开了另一种离子门的理论模型-三区理论。该理论模型将离子门金属丝附近的区域根据电场大小分为三个部分，清空区，发散区和压缩区，其中清空区的离子会在关门后消失在离子门低压金属丝上；压缩区上的离子会以更快的速度沿着迁移管方向运动；而中间发散区的离子则会以比较慢的速度向前运动，造成了离子团的展宽。如何获得好的谱图效果，提高离子迁移谱仪的分辨率，是现有技术面临的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种改善离子迁移谱中BN门歧视效应的离子门控制方法，以获得更好的谱图效果，提高离子迁移谱仪的分辨率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种改善离子迁移谱中BN门歧视效应的离子门控制方法，所述离子门包括在离子迁移管内部沿离子迁移方向上设置的相互绝缘的第一组电极和第二组电极，所述第一组电极和所述第二组电极在垂直于所述离子迁移管轴向的同一平面上等间距平行交错排列，所述离子迁移管被所述离子门分为电离区与迁移区，其中所述方法包括周期性地控制所述离子门的状态经过以下三个阶段：

在第一预设时间间隔内，在所述第一组电极上施加第一电压，在所述第二组电极上施加第二电压；其中所述第二电压高于所述第一电压；

在第二预设时间间隔内，在所述第一组电极与所述第二组电极上施加相同大小的电压，使离子能正常通过离子门；