专利名称：离子迁移谱仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及离子迁移技术领域，尤其涉及一种离子迁移谱仪。
背景技术：
每一种分子，尤其是有机分子都有其独特的尺寸、分子结构形状以及电荷比。因此，离子化后的分子在电场、或电磁混合场中被加速，因受逆向迁移气体(缓冲气体)碰撞， 离子化后的分子会以某一特定速率勻速直线或圆周运动，该速率可测量。依据该可测量的速率计算出相应分子其相应的迁移率，依据该迁移率能够确定该分子的种类。离子迁移率谱仪(IMS，Ion Mobility Spectrometer)就是这样一种利用离子迁移具有特定迁移率的原理来检测给定样品分子的仪器。近年来，随着食品安全检测、反恐爆炸物质检测需求的加大，离子迁移率谱仪得到了广泛应用。如

图1所示，现有的离子迁移率谱仪包括迁移管11、放大器12、A/D采样器13、数据处理单元14、显示单元15和数据库16。其中，迁移管11，由离子门113划分成离化区112和迁移区114两部分，离化区112 也称为反应室。离化区112中设有离子源(图中未标示)、迁移气体出口 116和被检测物样品分子入口 120，迁移区114中设有迁移气体入口 118和Faraday探测器115。将被检测物加热，其气化后的样品分子由载气带入到迁移管11的离化区112，在离子源作用下发生一系列化学电离反应后，生成产物离子，并经过周期性开启的离子门进入迁移区114，迁移区114内设有均勻电场，产物离子一方面从电场中获得能量作定向迁移，另一方面与逆向流动的中性迁移气体分子不断碰撞而损失能量，于是宏观上形成了沿电场方向的迁移速度。由于不同的产物离子，其质量、所带电荷、碰撞截面和分子空间结构各不相同，因此，在电场中不同的产物离子其迁移速度都不同，其到达Faraday探测器115 上的时间也不同，所以，我们通过计算离子的迁移率，就能够对不同的物质进行识别。当Faraday探测器115探测到离子电流后，经与Faraday探测器115连接的放大器12将微小的电流信号(pA、A级)放大，并输出给A/D采样器13，A/D采样器13将模拟信号转换为数字信号再输出给数据处理单元14，数据处理单元14计算出样品分子的离子迁移率，并形成样品分子的离子迁移谱，之后，与数据库16中保存的已知物质离子迁移谱进行对比，若有一致的离子迁移谱，则通过显示单元15进行报警，若没有一致的离子迁移谱， 也通过显示单元15告知。离子迁移谱仪中最关键的技术之一就是离子源，离子源的作用是用来产生离子， 而离子流的强度又是由离子的引出方式决定的。因此，离子源技术包括离子的有效产生和离子的有效引出两个主要部分。而对于离子的有效产生，中国专利授权公告号为CN101452806 B，发明名称为一种电离源及其在质谱或者离子迁移谱中的应用中，描述了一种离子源，其包括直流电源、载气、正负放电电极和限流电阻，其中，限流电阻和正负放电电极通过导线与直流电源和正负放电电极串联，组成一串联电路。可见，所述正负放电电极组成了一个通过辉光放电产生离子的放电体。对于离子的有效引出，现有技术中则很少有描述。离子迁移谱仪中最关键的技术之二就是离子迁移管。对于离子迁移管来说，只有保持其管内较高的洁净度和干燥度且需要保持稳定的温度，才能够保证离子信号的稳定性。环状电极和绝缘环只有具有一致的同心度，才能够保证轴向电场均勻性。但是，现有技术中的离子迁移管结构，尤其是离子迁移区，由于是由许多环状电极和绝缘环组成的，因此，很难保证迁移管的对外界的完全密封，组装时也不容易使迁移管具有一致的同心度。

发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种离子迁移谱仪，使得该离子迁移谱仪产生的离子能够被有效的引出，同时又不影响离子源放电的稳定性。于是，本发明提供了一种离子迁移率谱仪，包括迁移管、放大器、A/D采样器、数据处理单元和显示单元，其中，放大器通过Faraday探测器与迁移管连接，用于将迁移管内微小的电流信号PAlA级放大，并输出给A/D采样器，A/D采样器将模拟信号转换为数字信号再输出给数据处理单元，数据处理单元进行离子迁移率的数据处理后与数据库中保存的数据进行对比，并将对比结果通过显示单元显示，所述迁移管内设置有离子源，该离子源包括电源、能够产生离子的放电体和离子引出电极，放电体的高压端连接电源，低压端通过限流电阻Rl接地，离子引出电极的一端通过分压电阻R3连接所述放电体的高压端，另一端通过分压电阻R2接地。所述离子引出电极为金属环、金属筒或者金属网。所述放电体和离子引出电极之间的电压为引出电压，该引出电压
权利要求
1.一种离子迁移率谱仪，包括迁移管、放大器、A/D采样器、数据处理单元和显示单元，其中，放大器与迁移管通过Faraday探测器连接，用于将迁移管内微小的电流信号放大，并输出给A/D采样器，A/D采样器将模拟信号转换为数字信号再输出给数据处理单元， 数据处理单元进行离子迁移率的数据处理后与数据库中保存的数据进行对比，并将对比结果通过显示单元显示，其特征在于，所述迁移管内设置有离子源，该离子源包括电源、能够产生离子的放电体和离子引出电极，放电体的高压端连接电源，低压端通过限流电阻Rl接地，离子引出电极的一端通过分压电阻R3连接所述放电体的高压端，另一端通过分压电阻 R2接地。
2.根据权利要求1所述的离子迁移率谱仪，其特征在于，所述离子引出电极为金属环、 金属筒或者金属网。
3.根据权利要求1所述的离子迁移率谱仪，其特征在于，所述放电体和离子引出电极之间的电压为引出电压，该引出电压Um = ^C-^ - ^V),其中，Uri为所述电源的电圧兄为所述放电体电阻。
4.根据权利要求1至3任意一项所述离子迁移率谱仪，其特征在于，所述电阻Rl的取值范围为500ΚΩ至30ΜΩ。
5.根据权利要求1所述的离子迁移率谱仪，其特征在于，所述放电体包括正负放电电极。
6.根据权利要求5所述的离子迁移率谱仪，其特征在于，所述正负放电电极为两个位置相对的针状放电电极。
7.根据权利要求6所述的离子迁移率谱仪，其特征在于，所述放电体还包括正负电极体和用于安全防护的腔状绝缘体，所述针状放电电极设置在正负电极体上，且伸入到绝缘体内，绝缘体上开设有放电气体入孔。
8.根据权利要求7所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述绝缘体为陶瓷，所述正负电极体为纯钨金属、钨合金、或者稀土合金。
9.根据权利要求7所述的离子迁移率谱仪，其特征在于，所述放电气体入孔为圆状或者缝状。
10.根据权利要求6所述的离子迁移率谱仪，其特征在于，所述正负电极体上的针状放电电极，两电极之间的间距为Imm至10mm。
11.根据权利要求1所述的离子迁移率谱仪，其特征在于，所述电源为高压直流电源， 其电压范围为士3KV至士30KV。
12.根据权利要求1所述的离子迁移谱仪，其特征在于，在所述迁移管内，交替组装的电极和绝缘隔板形成了一中空管状的离子迁移区，在该离子迁移区设置有一中空圆管状、 管壁密封的绝缘体骨架，所述电极和绝缘隔板间隔匹配套设在绝缘体骨架上。
13.根据权利要求12所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述电极和绝缘隔板为环状。
14.根据权利要求12所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述绝缘体骨架的长度为89 毫米。
15.根据权利要求12至14任意一项所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述环状绝缘隔板的外径为62毫米，内径为53毫米，厚度为6毫米；所述电极外径为53毫米，内径为41 毫米，厚度为4毫米。
16.根据权利要求1所述的离子迁移谱仪，其特征在于，离子迁移谱仪还包括一进样机构，该进样机构包括使装盛被检测物的采样容器能够快速升温的加热装置和对该加热装置进行温度调控使加热装置保持恒温的温控系统。
17.根据权利要求16所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述进样机构还包括装盛采样容器的托盘和用于传输所述托盘，并使该托盘进入加热装置的传动机构。
18.根据权利要求17所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述传动机构包括用于传输所述托盘，并使该托盘进入所述加热装置的进样导轨和用于控制该进样导轨动作的电磁牵引器，所述电磁牵弓I器受温控系统控制。
19.根据权利要求16所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述升温加热装置包括用于从上面对所述托盘内装盛的采样容器进行加热的上加热模块和用于从下面对所述托盘内装盛的采样容器进行加热的下加热模块。
20.根据权利要求1所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述离子迁移谱仪还包括一气体过滤再生系统，该系统包括电磁截止阀Al与用于起过滤作用的分子筛单元El连通，分子筛单元El还连通有电磁单路选通阀Bi，电磁截止阀A2与用于起过滤作用的分子筛单元 E2连通，分子筛单元E2还连通有电磁单路选通阀B2，三通接头构件Cl的一通接头与气泵 M连接，另外两通接头分别与电磁单路选通阀Bl和电磁单路选通阀B2连接，三通接头构件 C2的一通接头与电磁单路选通阀Bl连接，另外两通接头分别与磁单路选通阀B2和电磁单路选通阀B3连接，气泵M连接在三通接头构件Cl和电磁单路选通阀B3之间。
21.根据权利要求20所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述气体过滤再生系统还包括设置在分子筛单元El周边的加热元件Dl和加热元件D2，以及设置在分子筛单元E2周边的加热元件D3和加热元件D4。
22.根据权利要求20所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述分子筛单元El和分子筛单元E2被加热的最低温度为150度。
全文摘要
本发明提供了一种离子迁移率谱仪，包括迁移管、放大器、A/D采样器、数据处理单元和显示单元，在迁移管内设置有离子源，其包括电源、能够产生离子的放电体和离子引出电极，放电体的高压端连接电源，低压端通过限流电阻R1接地，离子引出电极的一端通过分压电阻R3连接所述放电体的高压端，另一端通过分压电阻R2接地。本发明所述离子迁移率谱仪，通过对其离子源进行了结构改进，使得该离子迁移谱仪产生的离子能够被有效的引出，同时又不影响离子源放电的稳定性。
文档编号G01N27/70GK102313776SQ20111021223
公开日2012年1月11日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者刘立秋, 张亦扬, 张伟, 徐翔, 颜毅坚, 马军 申请人:武汉矽感科技有限公司