DE102009019691A1

DE102009019691A1 - Zweiseitige Ionenquelle

Info

Publication number: DE102009019691A1
Application number: DE102009019691A
Authority: DE
Inventors: Zhiqiang Haidian District Chen; Yuanjing Haidian District Li; Hua Haidian District Peng; Qingjun Haidian District Zhang; Jin Haidian District Lin; Shaoji Haidian District Mao; Zhude Haidian District Dai; Shiping Haidian District Cao; Zhongxia Haidian District Zhang; Yangtian Haidian District Zhang; Dexu Haidian District Lin; Qinghua Haidian District Wang; Shaofeng Haidian District Wang; Hui Haidian District Li
Original assignee: Nuctech Co Ltd
Current assignee: Nuctech Co Ltd
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2029-05-01
Also published as: CN101587815B; CN101587815A; DE102009019691B4; US8217365B2; US20090283694A1; WO2009140849A1

Abstract

Es wird eine Ionenquelle aufweisend einen plattenförmigen Quellenkörper offenbart, der Radioaktivität auf seinen beiden Seiten aufweist, und der positiven und negativen Ionen ermöglicht, den Quellenkörper zu durchdringen. Die vorliegende Erfindung liefert vorteilhafte Effekte. Zum einen kann die Ionenquellenstruktur die Ionisierungseffizienz von Probenmolekülen verbessern, wobei die erzeugten Probenionen auf beiden Seiten des Quellenkörpers eine zusammengefasste Verteilung innerhalb eines flachen Raums aufweisen. Eine solche Verteilung von Ionenwolken vereinfacht eine Verbesserung der IMS-Empfindlichkeit. Darüber hinaus weist der Quellenkörper der vorliegenden Erfindung selbst eine Durchlässigkeit auf. Dadurch können auf beiden Seiten des Quellenkörpers erzeugte positive und negative Ionen den Quellenkörper durchdringen und auf beide Seiten des Quellenkörpers aufgeteilt werden. Dadurch ist es möglich, die Nutzungseffizienz von Ionen zu verbessern.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ionenquelle zur Verwendung bei der Analyse und Unterscheidung von Substanzen mit Hilfe von Dual-Ionen-Mobilitäts-Technologie, welche zu dem technischen Gebiet der Sicherheitsüberprüfung gehört.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Dual-Ionen-Mobilitäts-Spektrometer (Dual-IMS) können gleichzeitig Moleküle mit positiver und negativer Ionenaffinität erfassen, und können somit Erfassungen verschiedener Arten von Substanzen, so wie Drogen und Sprengstoffe, ausführen. Diese Eigenschaft ermöglicht eine weite Anwendung von Dual-IMS.
Gewöhnliche Ionenquellen sind jedoch hauptsächlich für Einzel-IMS ausgelegt. Werden solche Ionenquellen in Dual-IMS eingesetzt, so gibt es merkliche Defizite, wie eine geringe Ionisierungseffizienz von Probenmolekülen, eine geringe effektive Innennutzung und eine unzureichende Ionenquellenstruktur.
Gegenwärtig gibt es auch bei einigen für Dual-IMS vorgesehenen Ionenquellen Nachteile. In der US 7,259,369 B2 werden beispielsweise Probenmoleküle nach der Ionisierung in einer hinsichtlich des Systems externen Ionisationskammer durch Trägergas in eine vier-polare Ionenfalle in der Mitte der Dual-IMS befördert. Danach gelangen in der Ionenfalle gespeicherte Ionen zur weiteren Messung in jeweils an beiden Enden des Dual-IMS angeordnete positive und negative Ionendriftröhren.
Die Ionenquelle des obigen Patents hat den Vorteil, dass sie nicht durch Ionenannäherung und Quellenkörperform beschränkt ist, und irgendeine der existierenden Ionenquellen, sowie radioaktive Isotope, Korona oder Laser, sein kann. Anderseits weist die Ionenquelle den Nachteil einer wesentlichen Verringerung der effektiven Ionennutzung auf, da während des Wanderns von Probenionen von der Ionenquelle zu der Ionenfalle eine größere Anzahl von Ionen verloren geht. Ferner erhöht die separate Ionisationskammer das Volurnen und die Produktionskosten des IMS.
Um die Ionisierungseffizienz zu verbessern, weist eine von einer gewöhnlichen Radioaktivitätsquelle für IMS erzeugte Ionenwolke des Weiteren einen breiten Verteilungsbereich auf. Wie in der 1 gezeigt, ist die durch die rohrförmige Ni63-Quelle 11 erzeugte Ionenwolke 12 in einem ausgedehnten Raum entlang der Ausrichtung der Achse der Röhre verteilt, wobei eine solche Verteilung zu einer schlechten Auflösung des IMS führt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Angesichts der obigen Nachteile liefert die vorliegende Erfindung eine in einem Dual-IMS verwendete Ionenquellenstruktur, welche die Ionisierungseffizienz und die Empfindlichkeit des IMS grundlegend erhöhen kann. Die Erfindung erlaubt eine Verringerung der Stärke der Radioaktivität der Ionenquelle und erhöht die effektive Ionennutzung, indem sie positiven und negativen Ionen ermöglicht, die Ionenquelle zu durchdringen.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Ionenquelle aufweisend einen plattenförmigen (scheibenförmigen) Quellenkörper bereitgestellt, der auf seinen beiden Seiten Radioaktivität aufweist und positiven und negativen Ionen ermöglicht, den Quellenkörper zu durchdringen.
Vorzugsweise ist der Quellenkörper aus einem radioaktiven Isotopenmaterial gebildet.
Vorzugsweise weist der Quellenkörper eine Dicke zwischen 0.01 mm und 1 mm auf.
Bevorzugt ist die Stärke der Radioaktivität des Quellenkörpers in dem Bereich von 0.5 bis 10 mCi.
Vorzugsweise ist der Durchlässigkeitsgrad (die Durchlässigkeit) der Ionenquelle 25% bis 95%.
Die vorliegende Erfindung liefert vorteilhafte Effekte. Zum einen kann die Ionenquellenstruktur die Ionisierungseffizienz von Probenmolekülen verbessern, wobei die erzeugten Probenionen innerhalb eines flachen Raums auf beiden Seiten des Quellenkörpers eine zusammengefasste (zentralisierte) Verteilung aufweisen. Eine solche Verteilung von Ionenwolken vereinfacht eine Verbesserung der IMS-Empfindlichkeit. Darüber hinaus weist der Quellenkörper der vorliegenden Erfindung selbst eine Durchlässigkeit auf. Deshalb können auf beiden Seiten des Quellenkörpers erzeugte positive und negative Ionen den Quellenkörper durchdringen und auf beide Seiten des Quellenkörpers aufgeteilt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Nutzungseffizienz von Ionen zu verbessern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den Zeichnungen ersichtlich, in denen:
1 eine schematische Darstellung einer durch eine gewöhnliche röhrenförmige Ionenquelle erzeugte Ionenwolke ist;
2 eine schematische Darstellung einer durch eine Ionenquelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugte Ionenwolke ist;
3 eine schematische Darstellung der Struktur der Ionenquelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
4 eine schematische Darstellung einer Anwendung der Ionenquelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen, obwohl in anderen Figuren gezeigt, die gleichen oder ähnliche Komponenten bezeichnen. Zum Zwecke der Klarheit und Einfachheit wird auf eine ausführliche Beschreibung bekannter, hier einbezogener Funktionen und Strukturen, verzichtet, da dies sonst den Gegenstand der vorliegenden Erfindung unklar machen könnte.
2 ist eine schematische Darstellung einer durch eine Ionenquelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugten Ionenwolke. Wie in der 2 gezeigt, ist die Ionenquelle dieser Ausführungsform eine netzförmige, zweiseitige, kreisförmige Isotopenionenquelle, die (Radioaktivität aufweist.
Die Ionenquelle der 2 ist aus einern radioaktiven Isotopenmaterial gebildet. Sie ist eine ebene Quelle mit einer Dicke von 0,01 mm bis 1 mm, wobei die äußere Form eine kreisförmige Platte, ein rechteckiges Panel, usw. ist. Beide Seiten des Quellenkörpers sind radioaktiv mit einer Gesanntaktivität zwischen 0,5 mCi und 10 mCi. Die Ionenquelle weist einen Durchlässigkeitsgrad von 25% bis 95% auf und ermöglicht positiven und negativen Ionen, den Quellenkörper zu durchdringen. So kann es sich bei der Ionenquelle um eine Struktur handeln, die durchdringbar ist, so wie eine netzförmige Struktur, eine Struktur mit einem großen Loch oder einer Mehrzahl kleiner Löcher in der Mitte, oder eine Struktur eines Lochs, welches mit einem Netz oder dergleichen bedeckt ist.
Wie in der 3 gezeigt, ist die durch die Ionenquelle 0 der vorliegenden Erfindung erzeugte Ionenwolke 22 hauptsächlich in einem flachen Raum auf beiden Seiten des Quellenkörpers zusammengefasst bzw. zentralisiert. Verglichen mit einer gewöhnlichen radioaktiven Isotopenquelle für IMS kann die Ionenquelle der vorliegenden Erfindung eine Erhöhung der IMS-Auflösung vereinfachen und die Stärke der Radioaktivität der Ionenquelle verringern.
4 ist eine schematische Darstellung einer Anwendung der Ionenquelle gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier ist ein Dual-IMS aus einer Ionenquelle 0, einer Driftröhre 6 für positive Ionen, einer Driftröhre 5 für negative Ionen, einem Ionentor (Gate) 4 für positive Ionen, einem Ionentor (Gate) 3 für negative Ionen und dergleichen ausgebildet. Die Ionenquelle ist in der Mitte (Zentrum) des Dual-IMS angeordnet.
Von den Elektroden auf beiden Seiten der Ionenquelle 0 weist die Elektrode 1 ein höheres Potential als jenes der Ionenquelle 0 auf, und die Elektrode 2 weist ein geringeres Potential als jenes der Ionenquelle 0 auf. Auf diese Weise wird zwischen den Elektroden 1 und 2 ein gleichmäßiges elektrisches Feld erzeugt. Ein von Oben von der Ionenquelle 0 eingeführtes Probengas wird ionisiert, und dann wird auf beiden Seiten der Ionenquelle 0 eine große Anzahl gemischter positiver und negativer Ionen erzeugt. Diese Ionen sind hauptsächlich in einem flachen Raum verteilt, wobei die Ionenquelle 0 die Mitte ist.
Angetrieben durch das elektrische Feld zwischen den Elektroden 1 und 2 durchdringen die positiven Ionen zwischen der Elektrode 1 und der Ionenquelle 0 die Ionenquelle 0 und gelangen zu dem Ionentor 4. Die negativen Ionen zwischen der Elektrode 2 und der Ionenquelle 0 durchdringen die Ionenquelle 0 und gelangen zu dem Ionentor 3. Durch Steuerung der Potentiale der Ionentore können diese positiven und negativen Ionen dann in die an beiden Enden angeordnete Ionendriftröhre 6 und Ionendriftröhre 5 abgegeben werden.
In dem obigen Dual-IMS kann das Probengas in der Nähe der Ionenquelle 0 eintreten und dann ionisiert werden. Die erzeugten Probenionen sind hauptsächlich in dem flachen Raum auf beiden Seiten der Ionenquelle 0 zusammengefasst (zentralisiert). Ferner können durch die Antriebskraft des benachbarten elektrischen Felds die auf jeder Seite der Ionenquelle 0 erzeugten gemischten positiven und negativen Ionen die Ionenquelle 0 durchdringen und dadurch auf jede Seite des Quellenkörpers aufgeteilt werden, anstelle, dass sie auf beiden Seiten der Quelle verloren gehen.
Die vorangegangene Beschreibung bezieht sich nur auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und es ist nicht beabsichtigt, dass diese die vorliegende Erfindung einschränken. Gewöhnliche Fachleute werden erkennen, dass jede Veränderung und Ersetzung im Grundsatz der vorliegenden Erfindung unter den Umfang der vorliegenden Erfindung, definiert durch die beigefügten Ansprüche, fallen soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 7259369 B2 [0004]

Claims

Ionenquelle aufweisend einen plattenförmigen Quellenkörper (0), der auf beiden Seiten Radioaktivität aufweist und positiven und negativen Ionen ermöglicht, den Quellenkörper (0) zu durchdringen.
Ionenquelle nach Anspruch 1, bei welcher der Quellenkörper (0) aus einem radioaktiven Isotopenmaterial gebildet ist.
Ionenquelle nach Anspruch 1, bei welcher der Quellenkörper eine Dicke zwischen 0,01 mm und 1 mm aufweist.
Ionenquelle nach Anspruch 1, bei welcher die Stärke der Radioaktivität des Quellenkörpers in dem Bereich von 0,5 bis 10 mCi liegt.
Ionenquelle nach Anspruch 1, bei welcher der Durchlässigkeitsgrad der Ionenquelle 25% bis 95% beträgt.