表面電離源的制作方法
【專利說明】表面電離源
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年I月31日提交的發(fā)明名稱為“表面電離源”的美國臨時專利申請61/759030的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容合并于此，同時本申請要求于2013年3月15日提交的發(fā)明名稱為“表面電離源”的美國臨時專利申請61/788931的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容合并于此。
【背景技術(shù)】
[0003]已經(jīng)研發(fā)各種技術(shù)以從表面直接產(chǎn)生離子。典型的技術(shù)包括解吸電噴霧電離技術(shù)(DESI)和實時直接分析技術(shù)(DART)。然而，這樣的表面電離技術(shù)都是通過將高電壓應(yīng)用于氣流以產(chǎn)生離子。高電壓電離技術(shù)的使用需要采用電離源的檢測設(shè)備，以采用適當(dāng)?shù)念~定配線，電源提供高電壓(HV)，等等。此外，大多數(shù)的高電壓離子源需要使用消耗液體或氣體以正常運行。當(dāng)離子源用于手持設(shè)備(例如便攜式檢測設(shè)備)中時，這樣的消耗品的使用就是個劣勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]—種利用放射產(chǎn)生離子的表面電離源。在實施方式中，一種表面電離源包括:管，該管包括第一端、第二端和內(nèi)部孔，該內(nèi)部孔穿過所述管從所述第一端朝向所述第二端延伸。所述第一端配置為接收氣流且所述第二端配置為將所述氣流引導(dǎo)至表面上，該表面可操作地保持分析物。放射源，該放射源至少大體上位于所述管的所述內(nèi)部孔中，所述放射源配置為當(dāng)所述氣流通過所述內(nèi)部孔時生成所述氣流中的離子。包含所述離子的所述氣流被引導(dǎo)至所述分析物以至少部分地使所述分析物離子化。在實施方式中，所述表面電離源可以應(yīng)用于檢測設(shè)備中，該檢測設(shè)備包括分析儀，例如光譜分析儀，該光譜分析儀配置為接收至少一部分的離子化的所述分析物以用于所述分析物的分析。
[0005]在此提供的
【發(fā)明內(nèi)容】
以簡化方式引入概念的選擇，此
【發(fā)明內(nèi)容】
在下面的具體說明書中將進一步描述。此
【發(fā)明內(nèi)容】
并不能用于確定所要求主題的主要特征或必要特征，也不能用作輔助確定所要求主題的范圍。
【附圖說明】
[0006]參考附圖具體描述說明書。說明書和附圖的不同實施例中使用的相同附圖標(biāo)記可以表示相似或相同的術(shù)語。
[0007]圖1是顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的一種實施例中的表面電離源的框圖。
[0008]圖2是顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的一種實施例中采用圖1所示的表面電離源的檢測設(shè)備的框圖。
[0009]圖3是顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的一種實施例中，包括具有加熱裝置的表面電離源的檢測設(shè)備的框圖，該加熱裝置配置為用于加熱氣流，使得加熱的氣流進入表面電離源的管中。
[0010]圖4是根據(jù)本發(fā)明公開的一種實施例中，包括表面電離源和離子傳輸組件的檢測設(shè)備的框圖，該離子傳輸組件配置為用于控制氣流中至少一些離子的運動。
[0011]圖5是顯示了根據(jù)公開的一種實施例中，利用用于在分析物分析中使用的放射源產(chǎn)生離子的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0012]圖1至圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的一種實施例中的表面電離源100。如圖1所示，表面電離源100包括具有第一(入口)端104和第二(出口)端106的管102。內(nèi)部孔108從第一端104到第二端106延伸穿過所述管。管102的第一端104包括入口 110，入口110配置成用于接收氣流112，氣流112穿過內(nèi)部孔108流至第二端106。第二端106包括出口(排氣口)114，出口 114配置成用于從管102 (例如，引導(dǎo)至表面202上，該表面202配置為保持分析物204(參見圖2))中引導(dǎo)氣流112。在實施方式中，管102可以由能夠阻止(例如，反射和/或吸收)輻射(例如，高能(貝塔)粒子，等等)的材料組裝而成。典型的材料包括:金屬(例如鋼、銅、鋁等)、塑料、復(fù)合材料等，但并不限于此?？梢钥紤]的是，管102也可以由不能阻止輻射的材料組裝而成，該不能阻止輻射的材料具有設(shè)置在其內(nèi)部的阻止輻射襯墊。
[0013]放射源116設(shè)置在管102的內(nèi)部孔108中。在穿過內(nèi)部孔108的氣流112經(jīng)過放射源116時，放射源116用于生成在氣流112中的反應(yīng)離子118。更具體地，反應(yīng)離子118通過氣流112與放射源116釋出的輻射離子的相互作用而生成，該氣流112具有通過放射源116放射的電離輻射，放射源116釋放高能粒子(例如，貝塔粒子)。在實施方式中，放射源116包括釋放高能粒子(例如，貝塔粒子)的薄膜118，薄膜118設(shè)置在管的內(nèi)部孔108的表面120上。薄膜118通?？梢詾榄h(huán)形形狀，通常具有與內(nèi)部孔108的直徑相等的外徑。假設(shè)放射源是由放射包括高能粒子(例如，貝塔粒子)的電離輻射的材料組裝而成。典型的材料包括:鎳-63 (N1-63)或镅-241 (Am-241)，但并不受限于此。
[0014]包括反應(yīng)離子118的氣流112 (例如，電離氣體112’ )被引導(dǎo)至分析物上以至少部分地使所述分析物離子化。用于提供穿過管102的內(nèi)部孔108的氣流112的氣體可以為任何適用的氣體。在實施方式中，氣體包括易于獲得的空氣或干燥空氣。然而，可以考慮的是，各種其他氣體(例如氮氣(N)、氬氣(Ar)等)也可以作為用于提供氣流112的氣體。
[0015]在實施方式中，氣流112可以加熱。例如，如圖3和圖4所示，表面電離源110可以包括熱源302，該熱源302安裝在管102的入口 104上，以在通過放射源116 (例如，放射源116的上游)離子化氣流112之前加熱氣流112。在實施方式中，熱源302可以包括與入口 104結(jié)合的加熱器。在一種具體實施例中，加熱器可以設(shè)置用于將氣流112加熱至130攝氏度，氣流112可以為干燥空氣。然而，氣流112可以不加熱(例如，可以接近運行的檢測設(shè)備200所處環(huán)境的室溫)。
[0016]在實施方式中，一個或多個摻雜物(例如“摻雜物I” 122、“摻雜物2” 124)能夠加入至氣流112中。例如，在離子化(例如放射源116的上游)以產(chǎn)生特定離子之前，一個或多個摻雜物(例如“摻雜物I” 122)可以加入至氣流112中。特定離子與感興趣的分析物(例如，圖2中表面202上)反應(yīng)形成檢測離子。在實施方式中，一個或多個摻雜物(例如“摻雜物I” 122)可以利用適當(dāng)?shù)淖⑷肟谧⑷胗谧⑷牍?02的入口 110的上游氣流112中，注入口例如隔板(septum)等(未顯示)。在另一種實施方式中，離子化之后，一個或多個摻雜物(例如“摻雜物2” 124)可以加入至氣流112中(例如，通過放射源116的下游處管102的端口 126)，在摻雜物直接離子化的情況下可能會導(dǎo)致多余的種類。因此，在不同的實施方式中，可以考慮的是摻雜物可以注入至放射源116的上游、放射源116的下游或放射源116的上游和下游中。
[0017]在實施時，表面電離源100可以應(yīng)用于檢測設(shè)備，該檢測設(shè)備可以為手持便攜式檢測設(shè)備(例如手持爆炸物檢測器)、非手持便攜式檢測設(shè)備(例如化學(xué)檢測器)或固定(實驗室)檢測設(shè)備等，該檢測設(shè)備包括光譜分析儀，光譜分析儀配置為用于接收至少一部分離子化的分析物，以對分析物進行分析。
[0018]圖2至圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明公開的一種實施例中，采用圖1所示的表面電離源100的典型的檢測設(shè)備200。如圖所示，檢測設(shè)備200包括保持分析物204(例如，分析樣品)的表面202和光譜分析儀206，具有入口 208的光譜分析儀206配置為用于接收至少一部分離子化的分析物204，以對該分析物204進行分析。在實施方式中，表面202包括非導(dǎo)電樣品表面，例如玻璃表面等。然而，在其他實施方式中，表面202可以包括容納于檢測設(shè)備200中的樣品收集拭子。
[0019]光譜分析儀206可以采用任何數(shù)量的質(zhì)譜技術(shù)用于離子的混合選擇，質(zhì)譜技術(shù)包括離子講(1n Trap)、四重組(Quadruple)、飛行時間、扇形磁場(Magnetic Sector)、軌道阱(Orbitrap)及其它們的組合等，和/或采用任何數(shù)量的離子迀移譜技術(shù)用于離子的混合選擇，例如離子迀移譜(MS)、非對稱場離子迀移譜(FA頂S)、行波離子迀移譜(TW頂S)及其它們的組合等。離子可以通過所使用的適于選擇(分離)技術(shù)的光譜分析儀206的探測儀檢測出來。
[0020]表面電離源100設(shè)置為使得管102的第二端106 (出口(排氣口)114)接近包括分析物204的表面202。例如，如圖所示，表面電離源100 (例如，管102)可以設(shè)置為使得氣流112流出出口(排氣口 ) 114，并以相對光譜分析儀206的入口 208成角度地撞擊表面202。包括反應(yīng)離子118的氣流112離子化至少一部分分析物，產(chǎn)生轉(zhuǎn)移至光譜分析儀206的分析物離子以進行分析。
[0021]如圖2所示，氣流112可以幫助離子從表面電離源100傳輸至表面202和/或光譜分析儀器206的入口 208，以通過光譜分析儀器206進行分析。然而，離子從表面電離源100至樣品表面202和/或光譜分析儀器的入口 208的傳輸可以通過適當(dāng)?shù)某尚瘟鲌觥㈦妶龌蛩鼈兊慕M合而得以增強。此外，成形流場和/或電場的使用能夠允許相同的源頭用于從表面202同時產(chǎn)生正離子和負離子。在圖4中，顯示的檢測設(shè)備200采用一個或多個離子傳輸組件402、404，一個或多個離子傳輸組件402、404配置為用于控制氣流112中的至少一部分離子的運動。離子傳輸組件402、404配置為生成適于離子從表面電離源100至樣品表面202和/或光譜分析儀器的入口 208的傳輸?shù)牧鲌?、電場或它們的組合。
[0022]圖5顯示了根據(jù)公開的一種實施例中，利用用于在分析物分析中使用的放射源產(chǎn)生離子的方法的流程圖。在實施方式中，方法500可以利用表面電離源(例如用于檢測設(shè)備(例如圖2、圖3和圖4所示的檢測設(shè)備)的圖1所示的表面電離源100)來實施。
[0023]如圖所示，接收氣流(方框502)。例如，正如在此描述的，氣流可以通過設(shè)置在表面電離源100的管102的第一端104中的入口 110來接收，氣流穿過內(nèi)部孔108流至管的第二端106。用于提供穿過內(nèi)部孔108流至管的第二端106的氣流112的氣體可以為任何適當(dāng)?shù)臍怏w。在實施方式中，該氣體包括易