具有減噪功能的平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀，該遷移譜儀包括離子源、遷移區(qū)和檢測單元，在遷移區(qū)內(nèi)平行放置上基片和下基片，在上基片和下基片分別設置上遷移區(qū)電極和下遷移區(qū)電極，上遷移區(qū)電極與非對稱波形射頻電源和直流掃描補償電源相連，檢測單元由電流檢測電極和電流檢測偏轉電極組成，分別放置在上基片和下基片上，其特征在于：在上遷移區(qū)電極周圍增加一圈遷移區(qū)屏蔽電極，同時在電流檢測電極周圍增加一圈電流檢測屏蔽電極，兩圈屏蔽電極分別接地，上遷移區(qū)電極和遷移區(qū)屏蔽電極之間，以及電流檢測電極和電流檢測屏蔽電極之間用空氣或者絕緣材料進行絕緣。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及對生化物質進行測定，屬于現(xiàn)場分析檢測領域，具體為一種在遷移區(qū)電極和電流檢測電極周圍分別增加一圈屏蔽電極并接地，降低信號檢測噪聲的平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀。
技術介紹
高場非對稱波形離子遷移譜(FAIMS,High-field Asymmetric Waveform IonMobilitySpectrometry),是于上世紀九十年代逐步發(fā)展起來的一種生化物質檢測技術。它主要利用高電場下離子的遷移率會隨電場強度的變化而不同的特性來分離檢測不同種類的物質。它的基本原理如下在低電場條件下，離子的遷移率系數(shù)與電場強度無關；當電場強度高到一定值(Ε/NMOTd)以后，離子的遷移率系數(shù)K就會以一種非線性的方式隨電場強度而變化。離子在高場下的遷移率與電場強度的關系可用如下式子表示K=K0其中K為離子在高電場下的遷移率，Ktl為離子在低電場下的遷移率，E為電場強度，N為氣體密度，Q1, a 2為離子遷移率分解系數(shù)。令a (Ε) = ，則K=K0 。當a (E) >0時，K>K0，則K隨E增大而增大;當a (E)〈O時，K〈K0，則K隨著E的增大而減小；當a (E) O時，K I。由上述分析可見，在高電場的作用下，離子的遷移率會呈現(xiàn)出各自不同的非線性變化趨勢，這就使得在低電場強度條件下離子遷移率相同或相近的離子能夠在高電場強度條件下被分離開。目前，高場非對稱波形離子遷移譜主要有平板型和圓筒型兩種結構，相比于圓筒型，平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀更易于用微機電系統(tǒng)技術(MEMS，MicroElectroMechanical System)進行加工集成,便于微型化，因此在便攜式生化檢測儀器方面具有更大的優(yōu)勢。對平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀進行深入研究的主要有Sionex公司和清華大學。其中Sionex公司的平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀的結構如圖I所示。清華大學提出的中國專利“平板結構高場非對稱波形離子遷移譜儀的離子聚焦方法”(申請?zhí)?01010619966. 5)在下遷移區(qū)電極加上一個直流電壓，使離子在分離的同時向遷移區(qū)中心聚集，減少因擴散、載氣擾動等因素帶來的離子損失，增大信號強度，其結構如圖2所示。另外，清華大學申請的中國專利“平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀的聚集裝置及方法”(申請?zhí)?0120211272. 7)在遷移區(qū)前端設置至少一個聚焦區(qū)，在每個聚焦區(qū)的上基片和下基片上設置至少一副聚焦極板對，并上下正對，其結構如圖3所示。同時在每副聚焦極板對上施加特定的電壓，施加的電壓有兩種模式，直流聚焦模式為在聚焦極板對上間隔施加相同的直流電壓，如圖4所示；射頻聚焦模式為在每副聚焦極板對上施加正弦射頻電壓，相鄰聚焦極板對射頻電壓相位相差180°，如圖5所示。所施加的電壓使得離子在進入遷移區(qū)之前對離子束的寬度進行約束，減少因為離子在遷移區(qū)內(nèi)分散而造成的譜線展寬，提高系統(tǒng)的分辨率。但是以上這些結構都存在著不足由于在遷移區(qū)電極上施加的非對稱波形射頻電壓是一個高壓高頻電壓，會在整個空間內(nèi)產(chǎn)生電磁干擾；而電流檢測電極檢測到的電流是一個皮安量級的微弱信號，這個信號非常容易受到非對稱波形射頻電壓的干擾，導致最后檢測的信號噪聲很大，偏離實際值
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的是克服現(xiàn)有平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀的不足，提供一種降低噪聲的結構設計，使得電流檢測不容易受到非對稱波形射頻電壓的干擾，提高系統(tǒng)的性能。本專利技術的技術方案如下一種具有減噪功能的平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀，所述的平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀包括離子源、遷移區(qū)和檢測單元；在遷移區(qū)內(nèi)平行放置上基片和下基片，在上基片和下基片上分別設置上遷移區(qū)電極和下遷移區(qū)電極，上遷移區(qū)電極分別與非對稱波形射頻電源和直流掃描補償電源相連；所述的檢測單元由電流檢測電極和電流檢測偏轉電極組成，電流檢測電極放置在上基片，電流檢測偏轉電極設置在下基片上，其特征在于在上遷移區(qū)電極周圍設置一圈遷移區(qū)屏蔽電極，在電流檢測電極周圍設置一圈電流檢測屏蔽電極，兩圈屏蔽電極分別接地；上遷移區(qū)電極和遷移區(qū)屏蔽電極之間，以及電流檢測電極和電流檢測屏蔽電極之間以空氣或者絕緣材料進行絕緣。本專利技術具有以下優(yōu)點及突出性效果①、本專利技術的屏蔽電極的結構可以有效的減小非對稱波形射頻電壓對于電流檢測的干擾，提高系統(tǒng)的靈敏度和穩(wěn)定性、本專利技術能夠在大氣條件下工作，不需要輔助的抽真空系統(tǒng)；③、本專利技術總體基于平板結構，遷移區(qū)、檢測單元、遷移區(qū)屏蔽電極和電流檢測屏蔽電極的結構都便于采用MEMS加工技術進行加工，易于集成，便于FAIMS系統(tǒng)微型化。附圖說明圖I是Sionex公司的平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀結構原理示意圖。圖2是清華大學提出的中國專利“平板結構高場非對稱波形離子遷移譜儀的離子聚焦方法”(申請?zhí)?01010619966. 5)的平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀結構原理示意圖。圖3是清華大學申請的中國專利“平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀的聚集裝置及方法”(申請?zhí)?0120211272. 7)的平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀結構原理示意圖。圖4是清華大學申請的中國專利“平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀的聚集裝置及方法”(申請?zhí)?0120211272. 7)直流聚焦模式下聚焦極板對所施加的電壓示意圖。圖5是清華大學申請的中國專利“平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀的聚集裝置及方法”(申請?zhí)?0120211272. 7)射頻聚焦模式下聚焦極板對所施加的電壓示意圖。圖6是本專利技術提供的具有減噪功能的平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀的結構原理示意圖。圖7是圖6的A-A剖面示意圖。圖8是非對稱波形射頻電壓示意圖。圖9是直流掃描補償電壓示意圖。圖10是本專利技術在下遷移區(qū)電極上加一個直流電壓的實施例的結構原理示意圖。圖11是本專利技術在遷移區(qū)前端設置聚焦區(qū)的實施例的結構原理示意圖。·圖中1_載氣；2_離子源；3_遷移區(qū)；4_上基片；5_下基片；6_上遷移區(qū)電極；7-下遷移區(qū)電極；8_直流掃描補償電源；9_非對稱波形射頻電源；10_檢測單元；11_電流檢測偏轉電極；12_電流檢測電極；13_遷移區(qū)屏蔽電極；14_電流檢測屏蔽電極；15_直流電壓；16-聚焦區(qū)；17-第一聚焦極板對；18-第二聚焦極板對；19-第三聚焦極板對；20_第四聚焦極板對；21_第五聚焦極板對。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術提供的一種平板型高場非對稱波形離子遷移譜的減噪裝置做進一步說明。圖6是本專利技術的具有減噪功能的平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀的結構示意圖。所述的平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀包括離子源2、遷移區(qū)3和檢測單元10，其中遷移區(qū)3包括上基片4、下基片5、上遷移區(qū)電極6和下遷移區(qū)電極7 ;上基片4和下基片5平行放置，形成遷移區(qū)3的氣路通道，上遷移區(qū)電極6和下遷移區(qū)電極7分別位于上基片4和下基片5上；在遷移區(qū)3的后部、氣路通道的末端是能夠檢測微弱離子流的檢測單元10，檢測單元10由電流檢測偏轉電極11和電流檢測電極12組成，分別位于下基片5和上基片4上；上遷移區(qū)電極6分別與非對稱波形射頻電源9和直流掃描補償電源8相連。在上遷移區(qū)電極6周圍增加的一圈遷移區(qū)屏蔽電極13，在電流檢測電極12周圍增加的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種具有減噪功能的平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀，所述的平板型高場非對稱波形離子遷移譜儀包括離子源（2）、遷移區(qū)（3）和檢測單元（10）；在遷移區(qū)（3）內(nèi)平行放置上基片（4）和下基片（5），在上基片（4）和下基片（5）上分別設置上遷移區(qū)電極（6）和下遷移區(qū)電極（7），上遷移區(qū)電極（6）分別與非對稱波形射頻電源（9）和直流掃描補償電源（8）相連；所述的檢測單元由電流檢測電極（12）和電流檢測偏轉電極（11）組成，電流檢測電極（12）放置在上基片（4）上，電流檢測偏轉電極（11）放置在下基片（5）上，其特征在于：在上遷移區(qū)電極（6）周圍設置一圈遷移區(qū)屏蔽電極（13），在電流檢測電極（12）周圍設置一圈電流檢測屏蔽電極（14）,兩圈屏蔽電極分別接地；上遷移區(qū)電極（6）和遷移區(qū)屏蔽電極（13）之間，以及電流檢測電極（12）和電流檢測屏蔽電極（14）之間以空氣或者絕緣材料進行絕緣。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：唐飛，王曉浩，徐初隆，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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