本技術(shù)涉及高場非對稱波形離子遷移譜分析器技術(shù)，尤其是涉及一種高場非對稱波形離子遷移譜分析器。

背景技術(shù)：

1、在生物體內(nèi)，生物分子的特性、功能及活性與其三維結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。不同結(jié)構(gòu)的生物分子在生物體內(nèi)可能發(fā)揮截然不同的作用。因此，精準(zhǔn)分離、解析生物分子的異構(gòu)體對于生命科學(xué)的研究至關(guān)重要。為此，研究人員已發(fā)明了多種分子結(jié)構(gòu)分離、解析技術(shù)。在眾多技術(shù)中，高場非對稱波形離子遷移譜技術(shù)由于對分子的結(jié)構(gòu)差異高度敏感，因此在近幾年獲得了快速發(fā)展和廣泛使用。

2、根據(jù)結(jié)構(gòu)差異，現(xiàn)有的高場非對稱波形離子遷移譜分析器主要可以分為圓筒型及平板型。其中，圓筒型高場非對稱波形離子遷移譜分析器主要由兩個直徑不同的同軸圓柱形電極組成。將特定極性的分離電壓施加在圓筒型高場非對稱波形離子遷移譜分析器的兩個同軸圓柱形電極上，可以形成聚焦特定類型離子的非均勻的高壓非對稱電場，而其他類型的離子則會發(fā)散。在圓筒型高場非對稱波形離子遷移譜分析器中，聚焦或發(fā)散的離子類型將隨著高壓非對稱電場極性的變化而變化。對于聚焦的離子，在進(jìn)入圓筒型高場非對稱波形離子遷移譜分析器后，此類離子可以全部通過圓筒型高場非對稱波形離子遷移譜分析器，因此其具有極高的靈敏度。但也由于聚焦效應(yīng)，圓筒型高場非對稱波形離子遷移譜分析器在分離不同結(jié)構(gòu)的離子時，峰寬極寬，不同峰之間極易重合，因此分辨率不足。而平板型高場非對稱波形離子遷移譜分析器主要由平行的兩塊平面電極組成，由此將特定極性的分離電壓施加在兩塊平面電極上時，可建立一個均勻的高壓非對稱電場，避免了聚焦效應(yīng)。因此，平板型高場非對稱波形離子遷移譜分析器獲得的譜峰更窄，分辨率遠(yuǎn)高于圓筒型高場非對稱波形離子遷移譜分析器。但由于其缺少聚焦力來對抗分離過程中的庫侖排斥和熱擴(kuò)散，初始位置靠近平板型高場非對稱波形離子遷移譜分析器的兩塊平面電極的離子極易撞擊在兩塊平面電極上而損失，使其靈敏度遠(yuǎn)低于圓筒型高場非對稱波形離子遷移譜分析器。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種兼具高靈敏度及高分辨率的高場非對稱波形離子遷移譜分析器。

2、本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種高場非對稱波形離子遷移譜分析器，包括用于接入掃描電壓的補(bǔ)償電壓極板、用于接入分離電壓的分離電壓極板、用于接入簾幕電壓的簾幕電壓極板和用于導(dǎo)入氣體的氣體通道，所述的分離電壓極板位于所述的補(bǔ)償電壓極板內(nèi)側(cè)，且兩者之間形成跑道型間隙區(qū)域，所述的跑道型間隙區(qū)域由四個間隙依次連通形成，將四個間隙依次稱為第一間隙、第二間隙、第三間隙和第四間隙，所述的第一間隙和所述的第三間隙均為沿上下方向的截面為半圓環(huán)形的半圓環(huán)型間隙，且兩者左右對稱設(shè)置，所述的第二間隙和所述的第四間隙均為長方體結(jié)構(gòu)間隙，且兩者上下對稱設(shè)置，所述的氣體通道與所述的第一間隙連通，所述的第三間隙與外部相通；當(dāng)所述的簾幕電壓極板接入簾幕電壓、所述的分離電壓極板接入分離電壓、所述的補(bǔ)償電壓極板接入掃描電壓以及所述的氣體通道導(dǎo)入氣體時，在電噴霧離子源工作時，所述的簾幕電壓極板與所述的電噴霧離子源存在電勢差，會產(chǎn)生一個直流電場，將該直流電場稱為第一個直流電場，所述的簾幕電壓極板與所述的補(bǔ)償電壓極板存在電勢差，會產(chǎn)生一個直流電場，將該直流電場稱為第二個直流電場，所述的分離電壓極板會產(chǎn)生一個高壓非對稱電場，所述的補(bǔ)償電壓極板會產(chǎn)生一個隨著其接入的掃描電壓變換而變換的直流電場，將該直流電場稱為第三個直流電場，當(dāng)所述的電噴霧離子源產(chǎn)生帶電液滴噴霧時，該帶電液滴噴霧被氣體吹干后形成氣相離子，氣相離子在第一個直流電場作用下移動至所述的氣體通道處，此時第二個直流電場和氣體共同作用于氣相離子，推動氣相離子進(jìn)入所述的第一間隙，高壓非對稱電場和第三直流電場共同作用于所述的第一間隙處的氣相離子，將氣相離子聚焦到所述的第一間隙沿其半圓環(huán)形截面徑向方向的中間區(qū)域，然后進(jìn)入所述的第一間隙處的氣體將聚焦的氣相離子推動至所述的第二間隙和所述的第四間隙處，高壓非對稱電場使所述的第二間隙和所述的第四間隙處的氣相離子沿上下方向偏移，第三直流電場對與掃描電壓相對應(yīng)的氣相離子的偏移進(jìn)行補(bǔ)償，將偏移的氣相離子拉回到所述的第二間隙和所述的第四間隙沿上下方向的中間區(qū)域，所述的第二間隙和所述的第四間隙處的氣體將補(bǔ)償后的氣相離子推動至所述的第三間隙，高壓非對稱電場和第三直流電場共同作用于所述的第三間隙處的氣相離子，使氣相離子聚焦后逸出。

3、所述的補(bǔ)償電壓極板和所述的分離電壓極板通過在一塊長方體結(jié)構(gòu)的金屬板上開設(shè)一個跑道型空腔形成，將該金屬板稱為第一金屬板，將所述的第一金屬板分割為獨立的兩部分，其中位于外側(cè)的一部分為所述的補(bǔ)償電壓極板，位于內(nèi)側(cè)的部分為所述的分離電壓極板，所述的第一金屬板的長度方向沿左右方向，寬度方向沿前后方向，厚度方向沿上下方向，所述的跑道型空腔前后貫穿所述的第一金屬板，所述的跑道型空腔的前部和后部均被填充物填充，所述的跑道型空腔與其前部和后部的填充物之間形成所述的跑道型間隙區(qū)域，所述的第二間隙和所述的第四間隙的長度方向均沿左右方向，寬度方向均沿前后方向，厚度方向均沿上下方向，所述的第一間隙和所述的第三間隙的寬度方向均沿前后方向，厚度方向分別沿其半圓環(huán)形截面的徑向。

4、所述的簾幕電壓極板包括第二金屬板和第三金屬板，所述的第二金屬板10為長方體結(jié)構(gòu)，所述的第三金屬板為圓柱體結(jié)構(gòu)，所述的第二金屬板的長度方向沿前后方向，寬度方向沿上下方向，厚度方向沿左右方向，所述的第三金屬板的軸向沿左右方向，所述的第三金屬板位于所述的第二金屬板的右側(cè)，所述的第三金屬板的左端面與所述的第二金屬板的右端面固定且呈貼合狀態(tài)，所述的第三金屬板的直徑小于所述的第二金屬板的長度和寬度中的較小者，所述的第三金屬板的中軸線與所述的第二金屬板沿左右方向的中心線位于同一直線，所述的第二金屬板和所述的第三金屬板上開設(shè)有第一圓柱形孔，所述的第三金屬板上開設(shè)有第二圓柱形孔，所述的第一圓柱形孔和所述的第二圓柱形孔均與所述的第三金屬板同軸，且直徑小于所述的第三金屬板的直徑，所述的第一圓柱形孔的左端面與所述的第二金屬板的左端面齊平，所述的第二圓柱形孔位于所述的第一圓柱形孔的右側(cè)，所述的第二圓柱形孔的直徑小于所述的第一圓柱形孔的直徑，所述的第二圓柱形孔的左端面與所述的第一圓柱形孔的右端面連通，且呈貼合狀態(tài)，所述的第二圓柱形孔的右端面與所述的第三金屬板的右端面齊平，所述的第二圓柱形孔的右端面與所述的氣體通道相通，通過所述的氣體通道進(jìn)入的氣體能夠依次進(jìn)入所述的第二圓柱形孔和所述的第一圓柱形孔中，并經(jīng)由所述的第一圓柱形孔逸出。

5、所述的一種高場非對稱波形離子遷移譜分析器還包括第一殼體和第二殼體，所述的第一殼體位于所述的第二金屬板的右側(cè)，所述的第一殼體為長方體結(jié)構(gòu)，且其長度方向沿前后方向，寬度方向沿上下方向，厚度方向沿左右方向，所述的第一殼體的上端面和所述的第二金屬板的上端面位于同一平面，所述的第一殼體的下端面和所述的第二金屬板的下端面位于同一平面，所述的第一殼體的前端面和所述的第二金屬板的前端面位于同一平面，所述的第一殼體的后端面和所述的第二金屬板的后端面位于同一平面，所述的第一殼體的左端面和所述的第二金屬板的右端面固定且呈貼合狀態(tài)，所述的第一殼體上設(shè)置有所述的氣體通道，所述的氣體通道為左右貫穿的圓柱形孔，所述的第三金屬板位于所述的氣體通道內(nèi)，且兩者同軸，所述的第三金屬板的右端面位于所述的氣體通道的右端面的左側(cè)，所述的第一殼體上端和下端分別開設(shè)有將與所述的氣體通道與外部連通的一個進(jìn)氣口，所述的氣體通道的直徑大于所述的第三金屬板的直徑，且小于所述的第一殼體的長度和寬度中的較小者；所述的第二殼體位于所述的第一殼體的右側(cè)，所述的第二殼體為長方體結(jié)構(gòu)，且其長度方向沿左右方向，寬度方向沿前后方向，厚度方向沿上下方向，所述的第二殼體的上端面與所述的第一殼體的上端面位于同一平面，所述的第二殼體的下端面與所述的第一殼體的下端面位于同一平面，所述的第二殼體的前端面與所述的第一殼體的前端面位于同一平面，所述的第二殼體的后端面與所述的第一殼體的后端面位于同一平面，所述的第二殼體的左端面與所述的第一殼體的右端面固定且呈貼合狀態(tài)，所述的第二殼體具有左右貫穿的長方體空腔，所述的長方體空腔的長度方向沿左右方向，寬度方向沿前后方向，厚度方向沿上下方向，所述的長方體空腔與所述的氣體通道對接，所述的長方體空腔的厚度和寬度均大于所述的氣體通道的直徑，所述的第一金屬板位于所述的長方體空腔內(nèi)，所述的第一金屬板的左端面與所述的長方體空腔的左端面齊平，所述的第一金屬板的長度等于所述的長方體空腔的長度，寬度等于所述的長方體空腔的寬度，厚度等于所述的長方體空腔的厚度，所述的第一金屬板上開設(shè)有從其左端面開始延伸至與所述的第一間隙連通的第三圓柱形孔，所述的第一金屬板上開設(shè)有從其右端面開始延伸至與所述的第三間隙連通的第四圓柱形孔，所述的第三圓柱形孔、所述的第四圓柱形孔與所述的第二圓柱形孔同軸，且所述的第三圓柱形孔的圓形截面面積與所述的第二圓柱形孔的圓形截面面積之比為3:7。

6、所述的長方體空腔的前端面上設(shè)置有向后側(cè)凸起的第一凸起物，所述的第一凸起物為跑道型，所述的第一凸起物的外形和尺寸，除前后方向的寬度小于所述的跑道型空腔前后方向的寬度的5％之外，其他均與所述的跑道型空腔相同，所述的長方體空腔的后端面上設(shè)置有向前側(cè)凸起的第二凸起物，所述的第一凸起物和所述的第二凸起物前后對稱，且正對所述的跑道型空腔，所述的第一凸起物作為所述的跑道型空腔前部的填充物從前向后嵌入所述的跑道型空腔內(nèi)，所述的第二凸起物作為所述的跑道型空腔后部的填充物從后向前嵌入所述的跑道型空腔內(nèi)，對所述的跑道型空腔的前后方向進(jìn)行封閉，形成所述的跑道型間隙區(qū)域。該結(jié)構(gòu)中，第一凸起物和第二凸起物既能夠防止氣體攜帶氣相離子外溢，同時保證跑道型間隙區(qū)域在任意處沿前后方向的寬度保持一致，避免由于跑道型間隙區(qū)域沿前后方向的寬度不同導(dǎo)致氣相離子在第二間隙和第四間隙處由于高壓非對稱電場所產(chǎn)生的偏移距離發(fā)生變化，使得第三直流電場無法對與掃描電壓相對應(yīng)的氣相離子的偏移進(jìn)行有效補(bǔ)償，而影響與高場非對稱波形離子遷移譜分析器連接的分析器的靈敏度。

7、所述的氣體或者為氮氣，或者為氮氣與氫氣、氦氣和水蒸氣中的至少一種以任意比例混合而成的混合氣體。

8、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的高場非對稱波形離子遷移譜分析器的優(yōu)點在于：通過將分離電壓極板設(shè)置在補(bǔ)償電壓極板內(nèi)側(cè)，使兩者之間形成跑道型間隙區(qū)域，跑道型間隙區(qū)域由四個間隙依次連通形成，將四個間隙依次稱為第一間隙、第二間隙、第三間隙和第四間隙，第一間隙和第三間隙均為沿上下方向的截面為半圓環(huán)形的半圓環(huán)型間隙，且兩者左右對稱設(shè)置，第二間隙和第四間隙均為長方體結(jié)構(gòu)間隙，且兩者上下對稱設(shè)置，氣體通道與第一間隙連通，第三間隙與外部相通；當(dāng)簾幕電壓極板接入簾幕電壓、分離電壓極板接入分離電壓、補(bǔ)償電壓極板接入掃描電壓以及氣體通道導(dǎo)入氣體時，在電噴霧離子源工作時，簾幕電壓極板與電噴霧離子源存在電勢差，會產(chǎn)生一個直流電場，將該直流電場稱為第一個直流電場，簾幕電壓極板與補(bǔ)償電壓極板存在電勢差，會產(chǎn)生一個直流電場，將該直流電場稱為第二個直流電場，分離電壓極板會產(chǎn)生一個高壓非對稱電場，補(bǔ)償電壓極板會產(chǎn)生一個隨著其接入的掃描電壓變換而變換的直流電場，將該直流電場稱為第三個直流電場，當(dāng)電噴霧離子源產(chǎn)生帶電液滴噴霧時，該帶電液滴噴霧被氣體吹干后形成氣相離子，氣相離子在第一個直流電場作用下移動至氣體通道處，此時第二個直流電場和氣體共同作用于氣相離子，推動氣相離子進(jìn)入第一間隙，高壓非對稱電場和第三直流電場共同作用于第一間隙處的氣相離子，將氣相離子聚焦到第一間隙沿其半圓環(huán)形截面徑向方向的中間區(qū)域，然后進(jìn)入第一間隙處的氣體將聚焦的氣相離子推動至第二間隙和第四間隙處，高壓非對稱電場使第二間隙和第四間隙處的氣相離子沿上下方向偏移，第三直流電場對與掃描電壓相對應(yīng)的氣相離子的偏移進(jìn)行補(bǔ)償，將偏移的氣相離子拉回到第二間隙和第四間隙沿上下方向的中間區(qū)域，第二間隙和第四間隙處的氣體將補(bǔ)償后的氣相離子推動至第三間隙，高壓非對稱電場和第三直流電場共同作用于第三間隙處的氣相離子，使氣相離子聚焦至沿其半圓環(huán)形截面徑向方向的中間區(qū)域后逸出，第一間隙和第三間隙實現(xiàn)氣相離子的聚焦，降低氣相離子的損失，第二間隙和第四間隙為兩個平行平面區(qū)域，實現(xiàn)氣相離子的的高分辨分離效應(yīng)，由此，本實用新型的高場非對稱波形離子遷移譜分析器兼具高靈敏度及高分辨率。