離子遷移譜儀(專利)

《離子遷移譜儀》是同方威視技術股份有限公司和清華大學於2008年7月16日申請的專利，該專利的申請號為2008101167355，公布號為CN101629933，授權公布日為2010年1月20日，發明人是李元景、張清軍、彭華、張陽天。

《離子遷移譜儀》公開了一種離子遷移率譜儀，包括沿著遷移管依次布置的進樣器、半透膜、離化區和端電極，其中在離化區靠近半透膜的一側設定一個或多個進氣孔，與針閥和第一過濾裝置連線，用於進氣，所述端電極上有直徑小於所述進氣孔的至少一個孔，在離化區靠近端電極的位置設定有孔，與用於抽氣的抽氣泵連線。該發明由於採取以上結構，控制與電離區連線泵的氣體流速，由於微孔結構和使用針閥形成較大的氣阻，在電離區和半透膜處形成較低的氣壓，從而大大提高了半透膜的透過效率；由於半透膜的雙金屬網片夾持結構，半透膜不會由於低氣壓而凸起。

2016年12月7日，《離子遷移譜儀》專利獲得第十八屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《離子遷移譜儀》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：離子遷移譜儀
• 公布號：CN101629933
• 授權日：2010年1月20日
• 申請號：2008101167355
• 申請日：2008年7月16日
• 申請人：同方威視技術股份有限公司、清華大學
• 地址：北京市海淀區雙清路同方大廈A座2層
• 發明人：李元景、張清軍、彭華、張陽天
• Int.Cl.：G01N27/64(2006.01)I
• 代理機構：中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人：王波波
• 類別：發明專利

專利背景

離子遷移譜儀是根據不同離子在均勻弱電場下漂移速度不同而實現對離子的分辨。通常由進樣部分、電離部分、離子門、遷移區、收集區、讀出電路、數據採集和處理、控制部分等構成。

2008年7月前技術使用了半透膜，使離子遷移譜儀對環境潔淨度的要求變低。通過合理設計調整半透膜兩邊的氣體流速，形成負壓，但負壓效果受到一定限制，進樣效率不高。

專利文獻CN1916619A披露了一種基於膜進樣的離子遷移譜儀，它採取在半透膜和離化區之間串接微型泵以形成負壓，增加半透膜的透過率。然而，由於泵串聯在系統內，而大部分毒品和炸藥包括半透膜本身都需要在100度以上如180度等情況下工作，由於泵自身無法在高溫情況下長期穩定工作，使其套用和壽命受到一定限制。而且泵體內部結構容易被污染且不易清洗，造成設備性能下降。

參看圖1，另一2008年7月前技術所採用的結構包括沿著遷移管依次排列的進樣器1、半透膜2、電離源3、離子門4、環電極5、法拉第盤6等，包括與孔9相連的抽氣泵10，與孔11相連的過濾裝置12，與孔7相連的過濾裝置8。外界氣體通過過濾裝置12，再通過靠近半透膜2附近的小孔13進入離化區，在半透膜附近形成高速氣流，從而在膜兩邊形成氣壓差，將待測分子導入。遷移氣通過過濾裝置8進入遷移區，並通過泵10與反應氣一同抽出遷移管外。上述技術的問題是，在半透膜的一側形成可控的低氣壓，使得半透膜的進樣效率仍舊比較低。

發明內容

專利目的

《離子遷移譜儀》的目的是提供一種增強離子遷移譜儀進樣效率的方法，能夠有效地提高進樣效率；該發明另一個方面，提出了一種離子遷移率譜儀。

技術方案

一種離子遷移率譜儀，包括沿著遷移管依次布置的進樣器、半透膜、離化區和端電極，其中在離化區靠近半透膜的一側設定一個或多個進氣孔，與針閥和第一過濾裝置連線，用於進氣，該端電極上有直徑小於該進氣孔的至少一個孔，在離化區靠近端電極的位置設定有孔，與用於抽氣的抽氣泵連線。

優選地，該離子遷移率譜儀，還包括靠近該離化區一側設定的聚焦電極，該聚焦電極將該離化區形成的離子進行聚焦以便通過該端電極上的孔。

優選地，該聚焦電極的孔內徑大於該端電極的孔內徑。

優選地，該離子遷移率譜儀，還包括設定在該端電極遠離進樣器一側的遷移區和作為遷移區的末端的法拉第盤，其中在法拉第盤處開一孔或多孔與第二過濾裝置連線。

優選地，該離子遷移譜儀，還包括設定在該端電極靠近法拉第盤那側設定的另一抽氣孔，與另一抽氣泵連線。優選地，該半透膜與該離化區、聚焦電極遷移區除通氣孔外做到氣密。優選地，該的遷移率譜儀，還包括將該半透膜夾在中間的兩片多孔狀金屬片

在《離子遷移譜儀》的另一方面，提出了一種離子遷移譜儀，包括沿著遷移管布置的進樣器、半透膜、離化區、端電極、離子存儲區、遷移區和法拉第盤，其特點在於遷移區通過離子存儲區的微孔結構與電離區隔開，在離化區靠近端電極位置設有孔，與用於抽氣的抽氣泵連線，在所述端電極靠近法拉第盤那側設定另一抽氣孔，與另一抽氣泵連線。

改善效果

《離子遷移譜儀》由於採取以上結構，可以控制與電離區連線泵的氣體流速，由於微孔結構和使用針閥形成較大的氣阻，在電離區和半透膜處形成較低的氣壓，從而大大提高了半透膜的透過效率。

由於遷移區單獨與一泵連線，並且通過離子存儲區的微孔結構與電離區隔開，在遷移區可以形成相對外界大氣壓較小的負壓或正壓，不影響離子的遷移，並降低對遷移管密封的要求。

由於半透膜的雙金屬網片夾持結構，半透膜不會由於低氣壓而凸起。

由於聚焦電極的使用，使離子可以通過微孔進入存儲區，不會降低離子存儲的數量。

附圖說明

圖1是根據2008年7月前技術的離子遷移率譜儀的結構示意圖；

圖2是根據《離子遷移譜儀》實施例的離子遷移率譜儀的結構示意圖；

圖3是根據《離子遷移譜儀》實施例的離子遷移率譜儀所使用的電極結構的示意圖。

技術領域

《離子遷移譜儀》涉及一種使用離子遷移技術檢測毒品和爆炸物的探測裝置，屬於安全檢測技術領域，具體涉及一種離子遷移譜儀，能夠有效地提高進樣效率。

權利要求

1、一種離子遷移譜儀，包括沿著遷移管依次布置的進樣器、半透膜、離化區和端電極，其中在離化區靠近半透膜的一側設定一個或多個進氣孔，與針閥和第一過濾裝置連線，用於進氣，所述端電極上有直徑小於所述進氣孔的至少一個孔，在離化區靠近端電極的位置設定有孔，與用於抽氣的抽氣泵連線。

2、如權利要求1所述的離子遷移率譜儀，還包括靠近所述離化區一側設定的聚焦電極，所述聚焦電極將所述離化區形成的離子進行聚焦以便通過所述端電極上的孔。

3、如權利要求2所述的離子遷移率譜儀，其中所述聚焦電極的孔內徑大於所述端電極的孔內徑。

4、如權利要求3所述的離子遷移率譜儀，還包括設定在所述端電極遠離進樣器一側的遷移區和作為遷移區的末端的法拉第盤，其中在法拉第盤處開一孔或多孔與第二過濾裝置連線。

5、如權利要求1或4所述的離子遷移譜儀，還包括設定在所述端電極靠近法拉第盤那側設定的另一抽氣孔，與另一抽氣泵連線。

6、如權利要求4所述的離子遷移率譜儀，其中所述半透膜與所述離化區、聚焦電極遷移區除通氣孔外做到氣密。

7、如權利要求1所述的遷移率譜儀，還包括將所述半透膜夾在中間的兩片多孔狀金屬片。

8、一種離子遷移譜儀，包括沿著遷移管布置的進樣器、半透膜、離化區、端電極、離子存儲區、遷移區和法拉第盤，其特點在於遷移區通過離子存儲區的微孔結構與電離區隔開，在離化區靠近端電極位置設有孔，與用於抽氣的抽氣泵連線，在所述端電極靠近法拉第盤那側設定另一抽氣孔，與另一抽氣泵連線。

實施方式

下面，參考附圖詳細說明《離子遷移譜儀》的優選實施方式。雖然示於不同的附圖中，但相同的附圖示記用於表示相同的或相似的組件。為了清楚和簡明，包含在這裡的已知的功能和結構的詳細描述將被省略，否則它們將使《離子遷移譜儀》的主題不清楚。

參看圖2和圖3，《離子遷移譜儀》所採用的結構包括沿著遷移管依次排列的進樣器14、兩邊含有形狀如圖3A的金屬網片夾持的半透膜15、帶有微孔29的電離區16、具有中心孔形狀如圖3B的聚焦電極17、具有中心孔形狀如圖3C的帶有微孔的離子存儲端電極18、具有中心孔形狀如圖3B的存儲電極19和中心具有網的形狀如圖3A的另一端電極20，具有中心孔的形狀如圖3D的環電極21、法拉第盤22等，端電極18、存儲電極19之間開有孔25。

電離區的兩端有與孔28相連的抽氣泵27，與孔29相連的針閥30和過濾裝置31。遷移區的兩端有與孔23相連的過濾裝置24，與孔25相連的抽氣泵26。微孔29的內徑以及端電極18的微孔的內徑應小於0.5毫米，端電極18的微孔的內徑略小於微孔29的內徑。反應氣體通過過濾裝置31、針閥30和微孔29進入電離區，通過聚焦電極17、離子存儲端電極18之間的孔28，被泵27排出遷移管外。遷移氣體通過過濾裝置24和孔23進入遷移區，通過遷移區另一端的孔25，被泵26排出遷移管外。

這樣，由於針閥30、離化區專用的抽氣泵27的使用，以及端電極18上的微孔的緣故，在離化區形成了可控的低氣壓區。用戶可以根據自己的需要來形成低氣壓區。

另外，由於遷移區單獨與一泵26連線，並且通過離子存儲區的端電極上的微孔結構與電離區隔開，在遷移區可以形成相對外界大氣壓較小的負壓或正壓，不影響離子的遷移，並降低對遷移管密封的要求。

再者，由於半透膜2的雙金屬網片夾持結構，使得半透膜2不會由於低氣壓而凸起。另外，由於聚焦電極17的使用，使離子可以通過端電極18上的中心微孔進入存儲區，不會降低離子存儲的數量。

榮譽表彰

2016年12月7日，《離子遷移譜儀》專利獲得第十八屆中國專利優秀獎。