双面离子源.pdf

公开了一种离子源，包括：板状的源体，所述源体在两个侧面都具有放射性；并且所述源体形成为允许正负离子穿越源体。本发明的离子源结构能够增强样品分子的电离效率，形成的样品离子集中分布在源体两侧的扁平空间内，这种离子云分布有利于提高IMS的灵敏度。另外，由于源体本身具有一定的透过率，在源体两侧产生的正负离子可以穿过源体，被分离到源体的两侧，因此能够有效地提高离子的利用效率。

1、  一种离子源，包括：
板状的源体，所述源体在两个侧面都具有放射性，并且所述源体形成为允许正负离子穿越源体。

2、  如权利要求1所述的离子源，其中，源体由放射性同位素材料构成。

3、  如权利要求1所述的离子源，其中所述源体具有厚度0.01-1mm。

4、  如权利要求1所述的离子源，其中源体的放射性强度范围为0.5-10mCi。

5、  如权利要求1所述的离子源，其中所述离子源的透过率为25％-95％。

双面离子源
技术领域
本发明涉及一种通过双极性离子迁移技术对物质进行分析及鉴别时所使用的离子源，属于安全检测技术领域。
背景技术
双极性离子迁移率谱仪(双极性IMS)能够同时探测具有正、负离子亲和力的分子，因此能够同时对多种物质进行检测，如毒品、爆炸物。这使得双极性IMS的应用范围很广。
但现有的离子源主要是针对于单极性IMS设计的。这些离子源应用于双极性IMS中时，表现出很明显的缺点，如样品分子电离效率低、离子有效利用率低，及离子源结构不合理等。
目前一些专用于双极性IMS中的电离源也存在不足。如在专利US7259369 B2中，样品分子在系统外部的电离室中离化后，由载流气体携带进入到双极性IMS中心的四极离子阱中，之后存储于离子阱中的离子分别进入两端的正、负离子漂移管中进行测量。
此专利中离子源的优点是不受电离方式及源体形状的限制，可为现有的电离源中的任何一种，如放射性同位素、电晕、激光等；其缺点是在样品离子从离子源向离子阱迁徙的过程中，大量的离子损失掉，大大降低了离子的有效利用率。同时分立的电离室增加了IMS的体积及生产成本。
另外，为提高电离效率，普通的用于IMS的放射性离子源产生的离子云分布范围较广，如图1所示。管状Ni63源11产生的离子云12沿管轴方向分布在一个宽广空间内，这种分布导致IMS的分辨率较差。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提出了一种用于双极性IMS的离子源结构，它有利于从根本上增强IMS的灵敏度，增强样品分子的电离效率，从而允许降低电离源的强度，同时允许正、负离子穿越离子源，从而增大了离子的有效利用率。
在本发明的一个方面，提出了一种离子源，包括：板状的源体，所述源体在两个侧面都具有放射性；并且所述源体形成为允许正负离子穿越源体。
优选地，源体由放射性同位素材料构成。
优选地，所述源体具有厚度0.01-1mm。
优选地，源体的放射性强度范围为0.5-10mCi。
优选地，所述离子源的透过率为25％-95％。
本发明的积极进步效果在于：离子源结构能够增强样品分子的电离效率，形成的样品离子集中分布在源体两侧的扁平空间内，这种离子云分布有利于提高IMS的灵敏度。同时，此发明中的源体本身具有一定的透过率，在源体两侧产生的正负离子可以穿过源体，被分离到源体的两侧，因此能够有效地提高离子的利用效率。
附图说明
从下面结合附图的详细描述中，本发明的上述特征和优点将更明显，其中：
图1所示为根据现有技术的管状离子源产生的离子云团的示意图。
图2为根据本发明实施例的离子源产生的离子云团的示意图。
图3为根据本发明实施例的离子源的结构示意图。
图4为根据本发明实施例的离子源的应用示意图。
具体实施方式
下面，参考附图详细说明本发明的优选实施方式。在附图中，虽然示于不同的附图中，但相同的附图标记用于表示相同的或相似的组件。为了清楚和简明，包含在这里的已知的功能和结构的详细描述将被省略，否则它们将使本发明的主题不清楚。
图2为根据本发明实施例的离子源产生的离子云团的示意图。如图2所示，根据本发明实施例的离子源为一双面具有放射性的网状的圆形放射性同位素离子源。
如图2所示的离子源由放射性同位素材料构成，它是具有一定厚度(0.01-1mm)的平面源，其外形结构可为圆板、矩形平板等。源体双面具有放射性，其强度范围为0.5-10mCi。离子源具有一定的透过率(25％-95％)，允许正、负离子穿越源体。因此，离子源可为具有穿透性的结构，如网状、中心带较大的孔或者多个较小的孔、或者孔被网覆盖等形状。
因此，根据本发明实施例的离子源0产生的离子云22主要集中在源体两侧的扁平空间内，如图3所示。与普通的用于IMS的放射性同位素源相比，根据本发明实施例的离子源结构有利于提高IMS的分辨，并有利于降低离子源的辐射强度。
图4为根据本发明实施例的离子源的应用示意图。双极性IMS由离子源0、正离子漂移管6、负离子漂移管5、正离子门4、负离子门3等构成，离子源设置于双极性IMS中心。
在离子源0两侧的电极中，电极1的电位高于离子源0的电位，电极2的电位低于离子源0的电位。因此，在电极1、2之间形成了均匀电场。样品气体由离子源0上方进入后被离化，在离子源两侧产生了大量的正、负混合离子。这些离子主要集中在以离子源0为中心的扁平空间内。
在两侧电场的作用下，电极1与离子源0之间的正离子穿过离子源0进入正离子门4内。电极2与离子源0之间的负离子穿过离子源0进入负离子门3内。之后通过对离子门电位的控制，可以将正、负离子释放到两端的正离子漂移管6、负离子漂移管5中。
因此，在上述的双极性IMS中，样品气体到达离子源0附近并被离化，形成的样品离子主要集中在离子源0两侧的扁平空间内。并且，在附近电场的作用下，离子源0两侧产生的混合在一起的正负离子可以穿过离子源0，被分离到源体的两侧，而不是损失在源两侧。
上面的描述仅用于实现本发明的实施方式，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的任何修改或局部替换，均应该属于本发明的权利要求来限定的范围，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。