[发明专利]利用极紫外辐射源的表面层破坏和电离

说明书

一种用于痕量检测系统的表面电离器包括极紫外光源和离子传输线。极紫外光的激活会破坏样本表面和残留物，并电离产生的蒸汽。所述电离蒸汽收集在离子传输线中，并传送到分析装置中，用于检测蒸汽中的成分。

交叉引用

本说明书以2018年1月24日提交的题为“Surface Layer Disruption andIonization Utilizing an Extreme Ultraviolet Radiation Source”的美国专利临时申请号62/621,375的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开的领域总体上涉及痕量检测系统，更具体地，涉及使用极紫外(EUV)辐射去除和电离表面残留物的系统和方法。

背景技术

存在各种技术来检测某些关注的物质的残留物，例如，爆炸物和违禁药品。一些痕量检测技术使用关注的蒸发物质电离形成的离子的光谱分析。例如，光谱分析包括在痕量检测中都很常见的离子迁移谱分析和质谱分析。

通过质谱和离子迁移谱对爆炸物进行痕量检测的一般要求是将表面沉积的爆炸物作为中性物或离子传输到气相中，而与爆炸物和表面的形态和/或化学无关。目前可获得的在大气压下操作的方法包括通过来自表面的热能蒸发分析物，随后在离子迁移或质谱分析之前使用双极离子源(低温等离子体)或单极离子源(由例如电喷雾源产生)产生的离子进行电离步骤，或者通过溶解分析物进行表面破坏，随后电场诱导表面剥离在表面上产生或沉积的离子成分。热蒸发步骤与热敏表面的相容性有限，并且需要放射性离子源或AC或DC等离子离子源。表面溶剂化的破坏需要对仪器进行额外的修改，并且灵敏度低，可能由AC和DC等离子体源引起电极腐蚀和臭氧产生。

传统上，可以使用诸如聚四氟乙烯涂覆的玻璃纤维之类的材料擦拭表面，以从表面物理分离残留物，用于分析。然后，加热含有表面残留物的材料，也称为捕集器，以将残留物蒸发成气相。例如，捕集器可以引入解吸器的入口，其中，捕集器被加热元件快速加热到期望的温度，以蒸发残留物。因为需要在迁移率或质谱分析发生之前电离蒸发的残留物，所以蒸发的残留物从蒸发区域输送到单独的电离区域，在该电离区域中使用由双极离子源或单极离子源产生的离子进行电离。然后，将产生的电离气相传输到分析装置或检测器进行光谱分析，其中，筛选关注的物质。

题为“Method and apparatus for ionizing gases using UV radiation andelectrons and identifying said gases”的美国专利号8,742,363公开了“一种电离和识别气体的方法，其中，待识别的气体在反应室中电离并测量产物离子，其中，经由作用于产物离子上的电场进行产物离子的测量，并且用离子检测器进行检测。规定经由紫外辐射进行电离，同时或依次发生电子电离。”

题为“Photo-ionization ion mobility spectrometry”的美国专利号5,968,837公开了“一种用于光电离离子迁移谱的方法，加入试剂气体，特别是芳族化合物，其在电离VUV辐射范围内具有大的电离截面，但形成质子化准分子离子的可能性低。通过这种方式，也放大或者甚至完全有可能仅检测弱质子仿射物质，并且也提高了在负操作模式下检测负电性物质。”

题为“Ion mobility spectrometer”的美国专利号5,969,349公开了一种“具有非放射性电子源以在反应室内产生离子的离子迁移谱仪”。反应室由两个分室组成，其中一个分室被抽空并包含电子源，另一分室经由快门栅格连接到IMS的漂移室。两个部分室之间的分隔壁对电子是透明的，但对气体分子是不可渗透的。电子源可以包括通过窗户从外面照射的热发射器或光电阴极。