CN103165387A - 一种离子迁移谱的气体膜进样装置 - Google Patents

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李海洋
周庆华
仓怀文
杜永斋
陈创
韩丰磊
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Abstract

本发明设计了一种离子迁移谱的气体膜进样装置，包括：电离源、膜外侧腔、膜内侧腔、半透膜、推斥极、离子中和盘、抽气泵和三通阀。采用的技术手段包括：膜内侧腔设置形成负压的装置；膜外侧腔设置电离源，膜两侧设置电场，样品能以离子的形式透过半透膜。在浓差、压差和电场的作用下，样品以分子和离子的形式透过半透膜，提高了样品在膜进样装置中的透过率和透过速度。

Description

一种离子迁移谱的气体膜进样装置
技术领域
本发明涉及一种离子迁移谱的气体膜进样装置，这种装置能使样品以分子和离子的形式，在浓差、压差、电场的作用下透过半透膜，提高了样品在膜进样装置中的透过率和透过速度。
背景技术
离子迁移谱(Ion Mobility Spectrometry，IMS)技术20世纪70年代出现的一种分离检测技术，与质谱、色谱等传统技术相比，其具有结构简单、灵敏度高、分析速度快等特点，适于现场使用。离子迁移谱仪主要由离子源、离子门、迁移区和检测器组成。离子源使样品分子、N2、O2和水蒸气电离，产生的离子很容易与分子发生离子分子反应，得到多种产物离子。离子在电场的驱使下通过周期性开启的离子门进入迁移区，与逆流的中性漂气分子不断地碰撞，由于这些离子在电场中具有不同的迁移速率，使得不同的离子得到分离，先后到达检测器。
膜进样装置为离子迁移谱提供了一种直接、连续的进样方式，推进了离子迁移谱在连续在线监测领域中的应用。同时，由于半透膜的存在，可有效地防止颗粒物和水蒸气进入离子迁移谱，达到了部分消除干扰的效果。然而，离子迁移谱的工作条件为大气压，因此传统的气体膜进样装置中膜两侧的气压基本相同，样品仅靠浓差的作用透过半透膜，存在透过率低、透过速度慢的缺点。
由此，本发明设计了一种新型的气体膜进样装置，样品能以分子和离子的形式，在浓差、压差和电场的作用下透过半透膜，以提高样品在膜进样装置中的透过率和透过速度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种离子迁移谱的气体膜进样装置。
一种离子迁移谱的气体膜进样装置，包括电离源、中空的密闭箱体，箱体内左右两侧分别设有平板状金属电极，在箱体的中部设有一半透膜，半透膜将箱体内的空腔分隔成互不相通的左右两个腔体，右侧为膜外侧腔、左侧为膜内侧腔，位于膜外侧腔的金属电极为推斥极，位于膜内侧腔的金属电极为离子中和盘。
膜外侧腔内设有电离源，膜外侧腔内的侧壁上设有样品入气口和样品出气口，膜内侧腔的侧壁上设有抽负压口、载气进口和载气出口；抽负压口通过第一三通阀与抽气泵相连，第一三通阀另一个接口放空。
气体膜进样装置的载气出口经第三三通阀与离子迁移谱的样品气入口相连；载气进口通过第二三通阀与载气气源相连，第二三通阀的另一个接口与第三三通阀一个接口相连。
推斥极和离子中和盘通过导线接外界直流电压。
电离源为光电离源和放射性电离源；半透膜为硅橡胶膜。
膜内侧腔设置形成负压的装置；形成负压的装置为抽气泵和三通阀。
采样前，通过三通阀和抽气泵的作用，使得膜内侧腔形成一定负压。
采样过程中，由于膜内外的压力差，促进了样品分子在膜内的扩散，提高了样品的透过率和透过速度。
膜外侧腔设置电离源，膜内侧腔设置离子中和盘，膜两侧设置电场。膜外侧腔内的样品分子被部分电离成离子，在电场的驱动下样品以离子的形式透过半透膜，撞击在离子中和盘上重新转变为分子，从而提高样品的透过率。
膜外侧腔内的样品以分子和离子的形式，在浓差、压差、电场的作用下透过半透膜。
本发明的优点：
采样前，预先在膜内侧腔形成一定负压；采样过程中，膜内外侧的气压差促进了样品分子在膜内的扩散，提高了样品的透过率和透过速度。
膜外侧腔设置电离源，膜内侧腔设置离子中和盘，膜两侧设置电场，样品能以离子的形式透过半透膜，提高样品的透过率。
附图说明
图1为本发明应用于离子迁移谱的结构示意图。
具体实施方式
为了提高样品在膜进样装置中的透过率和透过速度，本发明提供了一种新型的离子迁移谱的气体膜进样装置。
如图1所示，本发明应用于离子迁移谱，其中1为膜外侧腔，2为膜内侧腔，3为半透膜，4为离子中和盘，5为推斥极，6为电离源，7、8、9为第一、第二、第三三通阀，10为抽气泵，11为离子迁移谱，12为载气入口，13为漂气入口，14为离子迁移谱的出气口，15为样品入气口，16为样品出气口，17为大气入气口，18为抽气泵出气口。其中第一三通阀的共用端与抽气泵相连，第二三通阀的共用端与载气入口相连，第三三通阀的共用端与离子迁移谱相连。
一种离子迁移谱的气体膜进样装置，包括电离源、中空的密闭箱体，箱体内左右两侧分别设有平板状金属电极，在箱体的中部设有一半透膜，半透膜将箱体内的空腔分隔成互不相通的左右两个腔体，右侧为膜外侧腔、左侧为膜内侧腔，位于膜外侧腔的金属电极为推斥极，位于膜内侧腔的金属电极为离子中和盘；
膜外侧腔内设有电离源，膜外侧腔内的侧壁上设有样品入气口和样品出气口，膜内侧腔的侧壁上设有抽负压口、载气进口和载气出口；抽负压口通过第一三通阀与抽气泵相连，第一三通阀另一个接口放空。
气体膜进样装置的载气出口经第三三通阀与离子迁移谱的样品气入口相连；载气进口通过第二三通阀与载气气源相连，第二三通阀的另一个接口与第三三通阀一个接口相连。
采样前，第二、第三三通阀相连通，膜内侧腔两端处于密封状态；抽气泵通过第一三通阀与膜内侧腔相连，抽气一段时间后膜内侧腔内形成一定负压；切换第一三通阀使抽气泵与大气入气口相连，膜内侧腔处于完全密封状态，形成的负压得以维持。
膜外侧腔设置电离源和推斥极，膜内侧腔设置离子中和盘，推斥极和离子中和盘上加有电压差，在膜的两侧形成一定电场。采样过程中，样品流经膜外侧腔，在浓差和压差的作用下，一定量的样品分子透过半透膜并存储于膜内侧腔内；同时膜外侧腔内的部分样品在电离源的作用被电离，形成的样品离子在电场力的驱动下透过半透膜，撞击离子中和盘后重新转变成分子。
采样结束后，切换第二、第三三通阀，膜内侧腔两端处于开启状态；载气流经膜内侧腔，将样品带入离子迁移谱中进行分析检测；离子迁移管的分析过程为：样品进入电离区后被电离成产物离子，通过周期开启的离子门进入由均匀电场构成的迁移区，由于不同离子在结构、质量、电荷等方面存在差异，因此它们具有不同的迁移率，致使其在迁移区内移动的速度不同，先后达到检测器，从而实现分离与检测。

Claims (4)

1.一种离子迁移谱的气体膜进样装置，其特征在于：
包括电离源、中空的密闭箱体，箱体内左右两侧分别设有平板状金属电极，在箱体的中部设有一半透膜，半透膜将箱体内的空腔分隔成互不相通的左右两个腔体，右侧为膜外侧腔、左侧为膜内侧腔，位于膜外侧腔的金属电极为推斥极，位于膜内侧腔的金属电极为离子中和盘。
膜外侧腔内设有电离源，膜外侧腔内的侧壁上设有样品入气口和样品出气口，膜内侧腔的侧壁上设有抽负压口、载气进口和载气出口；抽负压口通过第一三通阀与抽气泵相连，第一三通阀另一个接口放空。
2.根据权利要求1所述的气体膜进样装置，其特征在于：
气体膜进样装置的载气出口经第三三通阀与离子迁移谱的样品气入口相连；载气进口通过第二三通阀与载气气源相连，第二三通阀的另一个接口与第三三通阀一个接口相连。
3.根据权利要求1所述的气体膜进样装置，其特征在于：
推斥极和离子中和盘通过导线接外界直流电压。
4.根据权利要求1所述的气体膜进样装置，其特征在于：
电离源为光电离源或放射性电离源；
半透膜为硅橡胶膜。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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