高场非对称波形离子迁移率谱的正弦切割波形产生与离子分离特性.pdf

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1、第25卷第7期传感技术学报V01．25No．72012年7月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJu1．2012GenerationandIonSeparationBehaviorofClipped-SinusoidalWaveformforHigh-FieldAsymmetricWaveformIonMobilitySpectrometryZHAODongjie，JIAJian，GAOXiaoguang，HEXiuli，LIJianping(StateKeyL

2、aboratoryofTransducerTechnology"，InstituteofElectronics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China)Abstract：High—FieldasymmetricwavefolTllionmobilityspectrometry(FAIMS)isanewtechnologyforseparationandidentificationofgas—phaseions．Alowcostgeneratoro

3、fclipped—sinusoidalwaveformisconstructedbasedonasimplifiedflybackcircuit．Theprofileofclipped—sinusoidalwaveformsunder0．8MHz～1．4MHzwasanalyzedandthepropertiesofionseparationweretestedwithacetone，cyclohexane，andethanolusingaplanarFAIMSwitha10．6eV(入：116

4、．5nm)UVlampasphotoionizationsource．Theresultsshowthatthebestresolutioncanbeobtainedatafrequencyof1MHz(ratioofsinusoidalparttowholewaveformisequalto0．42)andtheresolutionin—creaseswiththeamplitudeofclipped—sinusoidalwaveform．Keywords：FAIMS；asymmetricwa

5、veform；photoionization；flybackcircuitEEACC：7230Ldoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2012．07．012高场非对称波形离子迁移率谱的正弦切割波形产生与离子分离特性木赵东杰，贾建，高晓光，何秀丽，李建平(中国科学院电子学研究所，传感技术联合国家重点实验室，北京100190)摘要：高场非对称波形离子迁移率谱(FAIMS)是一种利用不对称电场进行气相离子分离和检测的新技术。本文使用一种基于单电感反激电路产生正弦切割波形的方法，实现

6、FAIMS的非对称分离电场，分析了该正弦切割波形在在0．8MHz～1+4MHz频率范围的波形变化规律；使用10．6eV(=116．5BITI)紫外灯为离化源的平板型FAIMS器件，研究在正弦切割波作用下的离子分离效果。结果表明，所产生的正弦切割波的正弦部分不随频率变化，当频率变化到1MHz(即正弦部分与整个周期比值到达0．42)时，离子分离效果和检测分辨率最优。关键词：高场非对称波形离子迁移率谱：不对称波形：紫外光致离化：反激电路中图分类号：TP212．2文献标识码：A文章编号：1004—169

7、9(2012)07—0926—04近年来出现的高场非对称波形离子迁移率谱仪称波形是矩形波『3]．可通过高压高速开关电路切换(high—fieldasymmetricionmobilityspectrometer，正负高压电源实现．但是在工程实现上难度较大，装FAIMS)。具有结构简单、尺寸小、分辨率高、易于与置体积较大且功耗高]。因此出现了其它类型的色谱、质谱联用等特点，在挥发性有机化合物、爆炸非对称波电压波形_5J，例如正弦叠加波形．由一个物、化学战剂、蛋白质等物质检测方面已有应用研正弦波与其

8、相移90度的二次谐波叠加而成．通常由究．受到了越来越多的关注_l]。两个振荡电路输出波形叠加实现，但存在频率易漂FAIMS通过在两个电极(平板电极或同轴圆柱移波动的问题；还有利用变压器反激升压电路生成电极)之间形成高低不对称电场，利用离子在高低的正弦切割波，其波形介于矩形波形与正弦叠加波电场下离子迁移率的非线性变化实现气相离子分之间。可以看成由正弦波正半部分与矩形波负半部离FAIMS中实现高低不对称电场时需要高压分组合而成，实现电路具有体积小、效率高等特点，(V⋯>l000V)、高频(～1MHz