专利名称：应用表面解吸常压化学电离技术的离子迁移管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种离子迁移谱技术，具体涉及一种应用表面解吸常压化学电离技术的离子迁移管。
背景技术：
离子迁移谱技术经过若干年的发展，凭借其分析速度快、检测灵敏度高等优点，这项技术已成熟应用在毒品、炸药等现场的快速检测领域。离子迁移谱技术分析的基础是将样品分子转化为带电离子，并在线性迁移电场的作用下完成迁移并分离的过程，离子最终转化为电信号，以完成不同样品的分离、确认的目的。样品分子转化为带电离子最后成为电信号，整个过程是在离子迁移管中完成的，·离子迁移管是离子迁移谱仪的核心部分。而样品分子转化为带电离子则靠的是电离源，目前常用的电离源为释放β射线的镍63源。尽管镍63源在离子迁移谱技术的应用中有很多优点，但是缺点也同样明显，由于镍63源属于放射性的电离源，法律法规对用户在镍63源的购买、使用、管理、回收等环节有严格的规定，且由于目前社会对于绿色环保逐渐形成共识，用户对于装有镍63源的离子迁移谱设备也慢慢开始抵触。所以提供一种无放射电离源的离子迁移管将是本领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明针对现有离子迁移管采用放射电离源所存在的问题，而提供一种无放射电离源的离子迁移管。该离子迁移管基于应用表面解吸常压化学电离技术来实现，可替代原应用镍63电离源的离子迁移管用于离子迁移谱技术。为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案应用表面解吸常压化学电离技术的离子迁移管，包括离化反应区、离子门栅、迁移区和信号搜集装置，所述离子迁移管还包括表面解吸常压化学电离源，所述表面解吸常压化学电离源与离化反应区连通，其包括反应试剂添加装置；高压电离装置，所述高压电离装置包括一壳体、放电针以及毛细管，所述壳体内贯设有一通孔，并且在壳体上开设有与通孔连通的连接孔，所述连接孔通过导气管与反应试剂添加装置连通；所述放电针穿射在壳体上的通孔内，且放电针的针尖从壳体内伸出，放电针的针尾连接高压电源；所述毛细管安置在通孔内。在本发明的优选实例中，所述反应试剂添加装置包括载气源和反应试剂承载装置，所述载气源通过导气管与反应试剂承载装置连通，所述反应试剂承载装置通过导气管与高压电离装置中壳体上的连接孔连通。进一步的，所述放电针的为铼合金或者不锈钢材质制成，放电针的针尖直径约为100-200 μm。
进一步的，所述放电针的针尖伸出壳体的长度为O.进一步的,所述载气源为氮气或者空气。进一步的，所述毛细管是内径为350 μ m的Peek管。根据上述方案得到的本发明具有以下优点(I)该离子迁移管应用无放射性的电离源，且此离子迁移管可替代原应用镍63电离源的离子迁移管；(2)对于应用镍63源的离子迁移管，被测样品须做预处理，样品需在高温下加热气化为气态才能有效的进行离化反应，而表面解吸常压化学电离源则不需要对样品进行预处理，因此在常温、常压下即可对固态包括粉末状态的样品发生有效的解吸电离。
以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本发明。图I为本发明的结构的结构示意图；图2为表面解吸常压化学电离源的示意图；图3为本发明的工作示意图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。参见图1，本发明提供的离子迁移管主要由离子迁移管主体100和表面解吸常压化学电离源200组成。其中，离子迁移管主体100主要由离化反应区101、离子门栅102、迁移区103和信号搜集装置104依次连接组成。表面解吸常压化学电离源200与离化反应区101连通，由此形成本发明的离子迁移管。本发明提供的离子迁移管工作时首先，表面解吸常压化学电离源200在高压和化学试剂的共同作用下，产生高密度的试剂离子，也就是初始离子，初始离子在迁移电极的作用下运动至离化反应区101，在离化反应区101内试剂对样品进行无污染的表面常压的化学解吸电离，形成样品离子，样品离子在电场的作用下向离子门栅102方向运动，未被电离的样品和杂质被气流抽出管体，同时，离子门栅102以一定的周期开关门，使样品离子以一定的周期进入迁移区103，最终运动至信号搜集装置104，由其中的电荷搜集盘104a转化为电信号并通过放大�？�104b加以放大。基于上述原理，本发明的具体实施如下参见图2，其所示为本发明中表面解吸常压化学电离源的具体组成结构。由图可知，该电离源200主要包括反应试剂添加装置201和高压电离装置202两部分。其中反应试剂添加装置201包括载气源201a和反应试剂承载装置201b，载气源201a提供相应的载气，其通过第一导气管203与反应试剂承载装置201b连通，反应试剂承载装置201b通过第二导气管204与高压电离装置202连通。载气源201a提供的载气通过第一导气管203进入到反应试剂承载装置201b内，并将反应试剂承载装置201b内的反应试剂带出通过第二导气管204进入到高压电离装置202内，从而到达相应的反应区。在实际应用中，载气源201a为空气或纯净的氮气，而反应试剂承载装置201b内承载的反应试剂为水、乙酸或氨气等。具体的，若反应试剂为水，为了达到很好的反应效果，载气源采用纯净的氮气或者空气，其湿度一般为50%左右，气流为0-0. 2Mpa。高压电离装置202主要是利用高压放电针形成电晕电离，与离子迁移管主体100的端部相接。其包括一壳体202a、放电针202b以及毛细管202c。壳体202a为一三通结构，其在壳体内贯设有一通孔202al，并且在壳体上开设有与通孔202al连通的连接孔202a2，该连接孔202a2与第二导气管204连通，继而实现高压电离装置202与反应试剂添加装置201的连通。为了实现高压电离装置202与离子迁移管主体100的相接，该壳体202a的一端与离子迁移管主体100的端部进行相接，并与离子迁移管主体100内的离化反应区101连通。毛细管202c安置在壳体与离子迁移管主体100相接一段的通孔202al内，用于将·由载气带入通孔202al内的反应试剂喷出。具体的该毛细管202c采用内径为350μπι的Peek 管。放电针202b用于在高压情况在其周围形成电场将周围物质进行电离。其穿射在壳体上的通孔202al内，并从通孔202al内的毛细管202c中穿出，继而使放电针202b的针尖从壳体内伸出，具体的伸出长度为O.;放电针202b的针尾连接高压电源。为了达到良好的电离效果，本发明中放电针202b的针尖直径约为100-200 μ m，工作时所加高压约为3kV-5kV，DC，产生电流约为O. 01-20mA，这取决于放电针尖端尺寸和周围环境。对于离子迁移管主体100，其主要由离化反应区101、离子门栅102、迁移区103和信号搜集装置104依次连接组成。为便于离化反应区101内形成的样品电离子能够有效进入离子门栅102，而未被电离的样品和杂质被气流抽出管体，本发明在离化反应区101和离子门栅102之间设置有电场牵引极板105 (如图3所示)。使样品电离子以一定的周期进入迁移区103，离子门栅102以一定的周期开关门，其开关周期为20ms，单个周期内的开门时间为200 μ S。同时，迁移区103的强度约为200V/cm。基于上述实例方案，本发明在具体应用时，按照上述方案将离子迁移管主体100的各零部件依次串联安装于不锈钢管壳内，整个管体接入外部气路，并与大气隔绝，电离源部分200通过法兰固定于管体端部，连接处用O型圈密封，由此形成完整的离子迁移管。其工作过程如下(参见图2和3):首先，将样品300放置于离化反应区101内；接着，加正/负高压于放电针201b上，当放电针周围电场达到一定强度时，针尖周围容易被电离的物质首先被电离发生电离反应，生成相应的正离子和电子，这些带电粒子在电场的作用下迅速获得能量，继续与其它中性分子发生碰撞产生电离反应。另外反应试剂通过载气被带入壳体202a上的通孔202al内，由毛细管202c的管口喷出，并在上述过程产生的带电离子的碰撞作用下，发生电离反应，继而产生大量的正/负的试剂离子，也可称为初始离子，继而这些高密度的初始离子对样品进行表面无污染的化学解吸电离。若反应试剂为水，通过上述电离反应后，产生大量的试剂离子为H3O+,这种电离源产生的初始离子纯净、无污染，不会产生新的干扰离子。电离源产生大量的初始离子，初始离子在电场和气流的作用下运动至离化反应区101，迅速碰撞到样品300表面，发生表面解吸电离，形成样品带电离子，样品离子继续在电场的作用下通过离子门栅102进入迁移区103，最终达到信号搜集装置104中的离子搜集盘104a形成电信号并通过放大器104b放大；未被电离的样品和杂质被气流抽出管体。此方案与应用镍63 电离源相比有两方面的优势，一是新的电离源为无放射性的电离源；二是被测样品无需预处理，固体、粉末状均可。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.应用表面解吸常压化学电离技术的离子迁移管，包括离化反应区、离子门栅、迁移区和信号搜集装置，其特征在于，所述离子迁移管还包括表面解吸常压化学电离源，所述表面解吸常压化学电离源与离化反应区连通，其包括 反应试剂添加装置； 高压电离装置，所述高压电离装置包括一壳体、放电针以及毛细管，所述壳体内贯设有一通孔，并且在壳体上开设有与通孔连通的连接孔，所述连接孔通过导气管与反应试剂添加装置连通；所述放电针穿射在壳体上的通孔内，且放电针的针尖从壳体内伸出，放电针的针尾连接高压电源；所述毛细管安置在通孔内。
2.根据权利要求I所述的应用表面解吸常压化学电离技术的离子迁移管，其特征在于，所述反应试剂添加装置包括载气源和反应试剂承载装置，所述载气源通过导气管与反应试剂承载装置连通，所述反应试剂承载装置通过导气管与高压电离装置中壳体上的连接孔连通。
3.根据权利要求I所述的应用表面解吸常压化学电离技术的离子迁移管，其特征在于，所述放电针的为铼合金或者不锈钢材质制成，放电针的针尖直径约为100-200 μ m。
4.根据权利要求I所述的应用表面解吸常压化学电离技术的离子迁移管，其特征在于，所述放电针的针尖伸出壳体的长度为O.
5.根据权利要求2所述的应用表面解吸常压化学电离技术的离子迁移管，其特征在于，所述载气源为氮气或者空气。
6.根据权利要求I所述的应用表面解吸常压化学电离技术的离子迁移管，其特征在于，所述毛细管是内径为350 μ m的Peek管。
全文摘要
本发明公开了应用表面解吸常压化学电离技术的离子迁移管，包括离化反应区、离子门栅、迁移区和信号搜集装置，其还包括表面解吸常压化学电离源，所述表面解吸常压化学电离源与离化反应区连通，其包括反应试剂添加装置；高压电离装置，所述高压电离装置包括一壳体、放电针以及毛细管，所述壳体内贯设有一通孔，并且在壳体上开设有与通孔连通的连接孔，所述连接孔通过导气管与反应试剂添加装置连通；所述放电针穿射在壳体上的通孔内，且放电针的针尖从壳体内伸出，放电针的针尾连接高压电源；所述毛细管安置在通孔内。与应用镍63电离源相比有两方面的优势，一是新的电离源为无放射性的电离源；二是被测样品无需预处理，固体、粉末状均可。
文档编号G01N27/62GK102903599SQ201210413718
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者郑健, 欧阳光, 金洁, 陈勇, 袁曦, 疏天民 申请人:公安部第三研究所
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
