一种基于离子迁移谱的离子检测装置及检测方法

本发明涉及离子迁移谱，尤其是指一种基于离子迁移谱的离子检测装置及检测方法。

背景技术：

1、不同物质的离子具有不同的迁移率，因此在同一均匀电场内飞行相同距离所需要的时间不同，离子迁移谱正是根据离子飞行时间这一特征信息检测和确定物质种类；然而对于迁移率相同或相近的物质，常规的离子迁移谱并不能准确区分；针对于此可以对迁移谱内迁移率相近的离子进行碎裂，根据二级碎片离子的迁移谱信息进一步分辨物质，但是碎裂方式和检测技术均较为复杂，且碎裂要求在真空环境下进行。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中离子迁移谱对迁移率相近的物质难以准确分辨的技术难点，提供一种基于离子迁移谱的离子检测装置及检测方法，引入高温离子碎裂模块提高离子迁移谱的检测精度。

2、第一方面，为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于离子迁移谱的离子检测装置，其包括，

3、离子迁移管，所述离子迁移管内包括依次排列设置的电离反应区、漂移区和收集区；还包括第一离子门和第二离子门，所述第一离子门位于所述反应区和所述漂移区之间，所述第二离子门位于所述漂移区内且将其沿排列方向分隔为第一漂移区和第二漂移区，所述第一漂移区位于所述第一离子门和所述第二离子门之间，所述第二漂移区位于所述第二离子门和所述收集区之间；

4、离子碎裂模块，所述离子碎裂模块位于所述第二离子门在排列方向上背离所述第一漂移区的一侧；所述离子碎裂模块用于将目标离子碎裂得到二级碎片离子。

5、在本发明的一个实施例中，所述离子碎裂模块包括主体部和导电丝，所述主体部设置为环状结构，其内部中空设置，为所述目标离子提供避让空间；所述导电丝位于所述避让空间内，所述导电丝的工作温度为200℃～500℃。

6、在本发明的一个实施例中，所述主体部的材料设置为陶瓷，所述主体部在所述避让空间径线方向的两侧正对设置有安装孔，所述导电丝依次穿设于两侧的所述安装孔内固定。

7、在本发明的一个实施例中，所述导电丝在所述避让空间内沿径线方向延伸且平行间隔排列，所述导电丝排列的间距为1mm～2mm。

8、在本发明的一个实施例中，所述导电丝外接电源，所述导电丝设置为镍铬丝。

9、在本发明的一个实施例中，所述第一离子门包括沿所述排列方向依次设置的第一栅网和第二栅网；所述第二离子门包括沿所述排列方向依次设置的第三栅网和第四栅网；所述第一栅网、所述第二栅网、所述第三栅网和所述第四栅网均被配置为电位能够调整或固定。

10、在本发明的一个实施例中，还包括漂移气体入口、样品气体入口和气路出口；所述漂移气体入口连通所述收集区，所述样品气体入口和所述气路出口连通所述反应区且相对设置。

11、第二方面，本发明还提供一种基于离子迁移谱的离子检测方法，通过上述任一实施例中的基于离子迁移谱的离子检测装置实现，所述离子检测方法包括，

12、步骤1，关闭所述离子碎裂模块，通过控制所述第一离子门和所述第二离子门获得目标离子在所述第一漂移区内的飞行时间δt；

13、步骤2，控制所述第一离子门的开门时刻为t0，在t0+δt时刻控制所述第二离子门开门；所述第一离子门和所述第二离子门的开门时间均为t0，筛选得到目标离子；

14、步骤3，打开所述离子碎裂模块，所述目标离子由所述第二离子门进入所述离子碎裂模块，碎裂得到二级碎片离子及其迁移谱特征信息，完成所述目标离子的检测。

15、在本发明的一个实施例中，所述步骤1包括，

16、控制所述第二离子门常开，在t1时刻打开所述第一离子门；所述目标离子达到所述收集区被收集的时刻为t2，检测所述目标离子的第一迁移时间为，

17、t1＝t2-t1；

18、控制所述第一离子门常开，在t3时刻打开所述第二离子门；所述目标离子达到所述收集区被收集的时刻为t4，检测所述目标离子的第二迁移时间为，

19、t2＝t4-t3；

20、则有，

21、δt＝t1-t2。

22、在本发明的一个实施例中，所述开门时间t0设置为250μs～500μs。

23、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下有益效果：

24、本发明所述的一种基于离子迁移谱的离子检测装置和检测方法，对传统的离子迁移谱进行二级串联，串联两级迁移谱并引入高温离子碎裂模块，实现常压环境下对特定目标离子的碎裂，获取二级碎片离子用于检测；本发明相较于传统的单离子门结构能够进一步区分和筛选目标离子，避免迁移率相同或相近造成混淆，大幅提升了迁移谱检测定性能力，便于识别违禁品；此外，本发明相较于串级质谱技术碎裂离子结构更加简单，使用环境要求更低，易于维护、降低成本。

技术特征：

1.一种基于离子迁移谱的离子检测装置，其特征在于，包括，

2.根据权利要求1所述的基于离子迁移谱的离子检测装置，其特征在于：所述离子碎裂模块包括主体部和导电丝，所述主体部设置为环状结构，其内部中空设置，为所述目标离子提供避让空间；所述导电丝位于所述避让空间内，所述导电丝的工作温度为200℃～500℃。

3.根据权利要求2所述的基于离子迁移谱的离子检测装置，其特征在于：所述主体部的材料设置为陶瓷，所述主体部在所述避让空间径线方向的两侧正对设置有安装孔，所述导电丝依次穿设于两侧的所述安装孔内固定。

4.根据权利要求2或3所述的基于离子迁移谱的离子检测装置，其特征在于：所述导电丝在所述避让空间内沿径线方向延伸且平行间隔排列，所述导电丝排列的间距为1mm～2mm。

5.根据权利要求4所述的基于离子迁移谱的离子检测装置，其特征在于：所述导电丝外接电源，所述导电丝设置为镍铬丝。

6.根据权利要求1所述的基于离子迁移谱的离子检测装置，其特征在于：所述第一离子门包括沿所述排列方向依次设置的第一栅网和第二栅网；所述第二离子门包括沿所述排列方向依次设置的第三栅网和第四栅网；所述第一栅网、所述第二栅网、所述第三栅网和所述第四栅网均被配置为电位能够调整或固定。

7.根据权利要求1所述的基于离子迁移谱的离子检测装置，其特征在于：还包括漂移气体入口、样品气体入口和气路出口；所述漂移气体入口连通所述收集区，所述样品气体入口和所述气路出口连通所述反应区且相对设置。

8.一种基于离子迁移谱的离子检测方法，其特征在于，通过权利要求1～7中任一项所述的基于离子迁移谱的离子检测装置实现，所述离子检测方法包括，

9.根据权利要求8所述的基于离子迁移谱的离子检测方法，其特征在于：所述步骤1包括，

10.根据权利要求8所述的基于离子迁移谱的离子检测方法，其特征在于：所述开门时间t0设置为250μs～500μs。

技术总结
本发明涉及一种基于离子迁移谱的离子检测装置及检测方法，所述离子检测装置包括离子迁移管和离子碎裂模块；所述离子迁移管内包括依次排列设置的电离反应区、漂移区和收集区；还包括第一离子门和第二离子门，所述第一离子门位于所述反应区和所述漂移区之间，所述第二离子门位于所述漂移区内且将其沿排列方向分隔为第一漂移区和第二漂移区；所述离子碎裂模块位于所述第二离子门在排列方向上背离所述第一漂移区的一侧，并用于将目标离子碎裂得到二级碎片离子；本发明串联两级迁移谱并引入高温离子碎裂模块，实现常压环境下对特定目标离子的碎裂，获取二级特征碎片用于检测，大幅提升了迁移谱检测定性能力，使用环境要求更低，易于维护。

技术研发人员：李灵锋,冼天信,李鹏,张允晶,何兴理
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17