用于化學分析的方法和結構技術

本發明專利技術涉及一種用于化學分析的方法，其中，將氣流離子化，將離子化氣流(24)引導至被裝配到流動通道(18)的過濾區域(28)，使用DMS/FAIMS方法將離子化氣流過濾，以從氣流中移除至少一部分離子(25、105)。將位于離子化氣流至少一側的平行的、主要非離子化的氣流(13)與離子化氣流一起引導至過濾區域。本發明專利技術還涉及一種相應的結構。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于化學分析的方法和結構
本專利技術涉及一種用于化學分析的方法，其中: -將氣流離子化， -將離子化氣流引導至被裝配至流動通道的平面過濾結構， -使用DMS/FAMS方法將離子化氣流過濾，以便從氣流中移除至少一些離子。 本專利技術還涉及一種相應的結構。
技術介紹
圖1示出了已知的FAMS (場非對稱波形離子遷移譜)，亦稱為DMS (微分遷移譜)離子過濾技術的原理的理想化圖表。其用于例如分離不同類型的氣體形態中的離子。該技術基于在離子過濾結構中使用高頻率可變電場。該過濾結構由設置為形成流動通道18的基底102和彼此面對地設置在該基底上的多個平面過濾電極103組成。 這種結構只允許以特定方式在電場中行動的離子104通過，并通過電學地中和其它離子105對它們進行過濾。該中和移除離子，因為離子在電場中接收到的末速度取決于場強。在非對稱場中，離子在過濾器中以非對稱速度振蕩，這導致了離子朝向相對于場的處于優勢方向的電極的凈轉移。離子對于電場的依賴性非常小，這種差別可以通過增大變頻場的直流分量CV來補償，這使得特定類型的場依賴性消失。 通過在兩個平行電極103之間設置離子傳輸氣流，并在這些電極之間設置參照上述類型的電場，一些離子105可以被由此得到的結構移除，且期望的通帶可以借助前述的補償電壓進行選擇。通過在沿流動方向的過濾之后使用電場以收集穿過過濾器的離子104，可以確定穿過的離子104(在圖1和圖6至圖8中的附圖標記16)的質量和/或數量。 對此，圖2示出了在離子在前述過濾技術中行動的情況下，與實際更加對應的情形。氣流的流動剖面101示出了待分析的離子化氣流覆蓋了流動通道18的整個剖面區域。由于離子均勻地分布在流動通道18中，過濾電極103也將不可避免地收集特別期望穿過過濾器的離子104b。這些與流動通道18的邊緣過于接近的離子104b被中和，并由此離開了穿過過濾器的流。這降低了從包括過濾器的系統中獲得的信號以及信噪比。
技術實現思路
本專利技術旨在提出一種提高從化學分析中獲得的信號的方法和結構，根據本專利技術的方法的特征如權利要求1所述，根據本專利技術的結構的特征如權利要求9所述。 在本專利技術中，一種平行的、主要為非離子的、且在離子化氣流的至少一側上的氣流與離子化氣流一起被引導至過濾結構。本方案的使用阻止了、或至少降低了對期望穿過過濾的離子的過濾。除了獲得的測量信號，化學分析中測量信號的信噪比也得到了改進。 根據一個實施例，離子化氣流可以被引導至主要非離子化氣流之間的平面過濾結構。在這樣的情況下，非離子化氣流形成在在離子化氣流的兩側，使得這些氣流產生一種夾層結構。因此，使用DMS/FAMS原理執行的離子過濾可以所謂的二階方式進行操作。 根據一個實施例，離子化氣流還可被主要非離子化氣流在離子化氣流和主要非離子化氣流被引導至平面過濾構造之前變平。以這種方式，過濾的性能還可以進一步改進。 借助本專利技術，可以解決平面DMS/FAMS過濾相關的問題等，其中在過濾結構的流動通道中的空氣或氣流中的一些離子過于靠近流動通道的邊緣，以至于它們終結在DMS/FAIMS收集電極上，盡管它們不應當終結。通過使用根據本專利技術的保護流，例如以一種夾層結構使用在感興趣的離子流的兩側，只有待過濾的離子終結于收集電極上并被中和，而期望穿過過濾器的離子有益地保留在流動通道的中間。因此，概括而言，本專利技術是使用保護流作為保存信號，即提高信噪比的因素。實際測量信號只能在DMS過濾器之外并在之后以某種方式測量。在說明部分中將更全面地檢測本專利技術的其它特征或通過本專利技術實現的其它優點。 【附圖說明】 以下來將參照附圖對本專利技術作更具體的說明，本專利技術不限于本文中公開的多個實施例，附圖中: 圖1示出了在理想狀況下DMS/FAMS過濾的原理的示意圖； 圖2示出了根據現有方式的過濾器操作中的缺點，以及其中的離子的行動的示意圖； 圖3示出了根據本專利技術的過濾結構的操作原理，以及其中的離子的行動的簡略示意圖； 圖4示意性地示出了根據本專利技術的過濾器的構造的一個實施例； 圖5示意性地示出了過濾器的構造的第二實施例； 圖6和圖7示出了將流引導至過濾結構的幾種方式； 圖8示出了一個過濾結構的尺寸的實例；以及 圖9a和圖9b示出了將流引導至過濾結構的第三種方式。 【具體實施方式】 接下來將參照附圖3-圖7對根據本專利技術的用于化學分析的方法進行說明。術語“化學分析”可以指對物質的氣流或氣流中的相似結構單元進行質量和/或數量的檢測等。氣體中懸浮微粒的氣溶膠也可以被認為是本專利技術語境下的氣流。 圖3以非常簡略的程度示意性地示出了根據本專利技術的方案以及離子在過濾結構10中的行動的實例。根據本專利技術的所謂的二階方案是基于將平面的離子化氣流24送至處于流動通道18的一個邊緣或中間的平面過濾區域28的理念。換言之，作為過濾對象的離子化氣流24相對于整個流動通道18的高度是較窄的。 對該方法的描述可以從例如待分析氣流的離子化開始。離子化可以在例如流動通道18外發生，在該情況下可以將離子從實際來源隨著氣流運送至流動通道18。氣流的離子化可以按現有技術中的已知方式或仍在發展中的一些方式進行。一些非限定的實例是放射離子化、電暈充電、電噴霧技術、或一些其它已知的方法。將從離子化器(未示出)到流動通道結構18的入口的距離設置為相對短，以減少損耗。 隨后，將離子化氣流24引導至形成過濾結構10的流動通道18。在離子化氣流24被引導至流動通道18中或或僅引導至流動通道18內之前，其至少一側已經形成平行的、主要非離子化氣流13。在任何情況下，平行的、主要非離子化氣流13都形成在離子化氣流24被送至過濾區域28進行過濾之前。因此在本專利技術中，待分析的氣流24是由相對于流動通道18的高度較窄的一部分氣流形成的。以這種方式，一種“保護流” 13產生在離子化氣流24的至少一側，且在氣流24與流動通道18的壁12之間的流動方向上。保護流13的使用可以減少用于后續分析的離子流24的邊緣離子25的中和等。 圖3示出了氣流13、24的流動層26、27和氣流的流動剖面。此時中性的、即主要非離子化流13相對于離子化流24位于兩側。這些流13、24由此形成了夾層結構。每個流 13、24均可以通過一種結構(未示出)從其它流分離，這將流動通道18在過濾區域28之前平面地劃分為幾部分。 隨后，離子化氣流24被弓I導至設置于流動通道18中的過濾區域28，期望的離子在該區域中被濾出。位于離子化氣流24的至少一側的平行的、主要非離子化氣流13隨著離子化氣流24被引導至過濾區域28。在這樣的情況下，離子化氣流24在主要非離子化氣流13之間被引導至過濾區域28，因此主要非離子化氣流13位于離子化氣流24的兩側。 隨后，離子化氣流24通過DMS/FAMS方法進行過濾，以從氣流24中移除至少一些離子105。同樣地，依據其中所使用的電場，DMS/FAMS過濾的執行對本領域技術人員會是顯而易見的，因此對此不進一步描述。在過濾中，應從設置在中間的離子化氣流24中被過濾出來的離子25通過由保護流13在流動通道18的邊緣形成的通道層27移動至過濾區域28中并被中和，因為它們的場依賴性導致它們朝向過本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于化學分析的方法，其中：?將氣流離子化；?將離子化氣流(24)引導至被裝配到流動通道(18)的過濾區域(28)；?使用DMS/FAIMS方法將離子化氣流(24)過濾，以從氣流(24)中移除至少一部分離子(25、105)；其特征在于，?將位于離子化氣流(24)至少一側的平行的、主要非離子化氣流(13)與離子化氣流(24)一起引導至所述過濾區域(28)。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.04.23 FI 201254401.一種用于化學分析的方法，其中: -將氣流離子化； -將離子化氣流(24)引導至被裝配到流動通道(18)的過濾區域(28)； -使用DMS/FAIMS方法將離子化氣流(24)過濾，以從氣流(24)中移除至少一部分離子(25、105)； 其特征在于， -將位于離子化氣流(24)至少一側的平行的、主要非離子化氣流(13)與離子化氣流(24)一起引導至所述過濾區域(28)。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將離子化氣流(24)在主要非離子化氣流(13)之間引導至所述過濾區域(28)。3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，主要非離子化氣流(13)形成于所述流動通道(18)中。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于: -將離子化氣流(24’ )送至所述流動通道(18)； -中和離子化氣流(24’)的一部分，以在所述流動通道(18)中形成主要非離子化氣流(13)。5.根據權利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，通過將中性氣流引入所述流動通道(18)中形成主要非離子化氣流(13)。6.根據權利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于，主要非離子化氣流(13)與離子化氣流(24)在被引導至所述過濾區域(28)之前彼此結合。7.根據權利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于，當主要非離子化氣流(13)和離子化氣流(24)被引導至所述過濾區域(28)時，主要非離子化氣流(13)將離子化氣流(24)變平。8.根據權利要求1-7中...

【專利技術屬性】
技術研發人員：奧斯莫·安蒂拉尼寧，
申請(專利權)人：環境學有限公司，
類型：發明
國別省市：芬蘭;FI