文档介绍：载气流速对高场不对称波形离子迁移谱的影响本文系国家自然科学基金(No. 60871037)和863计划(No. 2007AA04Z341)资助项目
*通讯联系人 e-mail: ******@iim.
林丙涛*1,2 陈池来1 孔德义1 李庄1,2 王焕钦1 程玉鹏1,2 王电令1,2 梅涛1
1(中国科学院合肥智能机械研究所传感技术国家重点实验室,合肥 230031)
2(中国科学技术大学自动化系,合肥 230027)
摘要载气流速是影响高场不对称波形离子迁移谱(High-Field Asymmetric Waveform Ion Mobility Spectrometry, FAIMS)的一个重要参数。以自制的高场不对称波形离子迁移谱仪为实验平台,在射频电场幅值30000 V/cm,频率500 KHz,,详细研究了载气流速对苯离子迁移谱谱峰强度和半峰宽的影响。实验结果显示, L/min时,苯样品的谱峰强度最大,仪器的灵敏度最高。随着载气流速的增加,谱峰半峰宽变宽,仪器的分辨率下降。载气流速为3 L/min- L/min时仪器综合性能最佳。此结果对于迁移谱仪载气流速的最佳控制有重要的参考意义。
关键词高场不对称波形离子迁移谱,载气流速
引言
高场不对称波形离子迁移谱技术是在传统离子迁移谱技术基础上发展起来的一种新的气相离子分离技术[1]。传统离子迁移谱技术利用不同离子在低电场(小于1000V/cm)中迁移时间的差异实现离子的分离[2],而该技术利用不同离子的迁移率在高电场(大于10000V/cm)中具有不同变化趋势的固有性质实现离子的分离,相对于传统离子迁移谱技术,具有结构简单、易于微型化和灵敏度高等优点[3],在爆炸物、毒品、环境污染物等痕量物质检测领域有广阔的应用前景[4-6]。目前,美国Sionex公司[7]和美国Owlstone nanotech公司[8]分别研制出了FAIMS分析仪器,但是国内目前在高场不对称波形离子迁移谱方面的研究还很少,只有清华大学精仪系[9]和本单位开展了FAIMS方面的研究工作。
迁移管是FAIMS的核心部件,有平板型[10]和圆柱型[11]两种结构。圆柱型FAIMS结构复杂且响应时间长[12],因此对于FAIMS的研究多集中在平板型。平板型FAIMS迁移管原理结构如图1所示[3]。FAIMS迁移管由三部分组成:离化区、迁移区和检测区。在离化区内离化源将样品分子电离为离子,并由载气带入迁移区;迁移区上端电极施加有直流补偿电压和幅值较大且波形不对称的射频电压,当直流补偿电压与离子的补偿电压相等时,离子在一个射频电压周期内沿垂直电极方向的位移为零,该种离子能通过迁移区到达检测区,其它离子则撞击到迁移区电极上被中和为中性分子;到达检测区的离子撞击到极板上形成电流信号输出。对迁移区上端电极施加射频电压和周期扫描的直流补偿电压时,使得不同的离子可以到达检测电极并产生电流信号,得到相应的补偿电压-电流谱图(即迁移谱图),依据已建立的离子补偿电压数据库,对离子进行分析识别。
图1 FAIMS原理结构示意图
Fig. 1 Schematic diagram of FAIMS
载气流速是同时影响高场不对称波形离子迁移谱仪的灵敏度和分辨率的一个重要参数。苯的挥发