CN102564805B - 用于痕量探测仪的进样装置以及具有该进样装置的痕量探测仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于痕量探测仪的进样装置，该包括：设置在进样装置中的用于使样品从进样件脱附的进样室；以及用于在进样时使进样室与痕量探测仪的迁移管流体连通的阀门组件。本发明通过采用上述结构，例如，可以通过提高样品的透过率，增加检测装置的灵敏度。同时实现了迁移管内部环境与外界环境隔离，避免迁移区被污染，能够保持仪器的灵敏度、物质峰峰位、分辨率等重要参数不变，从而实现仪器的稳定、一致性。

Description

用于痕量探测仪的进样装置以及具有该进样装置的痕量探测仪

技术领域

本发明涉及一种用于痕量探测仪的进样装置以及具有该进样装置的痕量探测仪。

背景技术

在目前的安检市场上，主要采用离子迁移技术检测危险品(如爆炸物、毒品)。在采用这种技术的仪器中，都带有一个进样装置，此装置能够对进入的固体颗粒或气体进行气化解析，之后气化的样品分子在气流的导引下进入离化区，被离化的样品分子进入迁移区，根据飞行时间的不同实现分子的鉴别。目前市场上大部分的仪器都使用半透膜，半透膜能够将迁移管内部与外界环境隔离，阻止灰尘、杂质分子进入到迁移管内部，达到使迁移管内部“干净”的目的，只有具有一定特性的分子(一般指大分子)能够透过半透膜进入到迁移管内部。半透膜具有一定的透过率，一般的透过率只有10％左右，因此大部分的样品分子都损失在半透膜外面，进入到迁移管内部的样品分子很少，这导致仪器的灵敏度大幅降低，同时半透膜一般在高温下才能工作，这需要系统为它提供额外的工作环境并提供额外的热量，增加了系统的工作功率，如果仪器是便携式的，那么将会减少电池的使用时间。而对于没有使用半透明的探测器，由于迁移区直接与大气环境相联，因此内部环境很容易受到污染，导致本底峰相对复杂。且随外界环境的变化，物质峰的变化也很大，峰位很不稳定，严重制约测量的稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于诸如迁移率谱仪(IMS)的痕量探测仪的进样装置以及具有该进样装置的诸如迁移率谱仪(IMS)的痕量探测仪。通过该进样装置，增加诸如迁移率谱仪(IMS)的痕量探测仪的灵敏度。

根据本发明的一方面，本发明提供了一种用于痕量探测仪的进样装置，该进样装置包括：设置在进样装置中的用于使样品从进样件脱附的进样室；以及用于在进样时使进样室与痕量探测仪的迁移管流体连通的阀门组件。

根据本发明的一方面，所述阀门组件包括封闭部件；以及设置在进样室的内壁上的突缘部分，通过该封闭部件与所述突缘部分的接触和分离，使进样室与痕量探测仪的迁移管流体连通和隔离。

根据本发明的一方面，所述突缘部分将所述进样室分成第一进样室和第二进样室，第一进样室用于与痕量探测仪流体连通，第二进样室用于使进样件脱附样品，通过该封闭部件与所述突缘部分的接触或分离，使第一进样室和第二进样室流体连通或隔离。

根据本发明的一方面，所述进样装置还包括进样口，所述进样口与所述第二进样室相通。

根据本发明的一方面，在通过封闭部件与所述突缘部分分离使第一进样室和第二进样室流体连通的同时，第二进样室与所述进样口隔离，由此使第一进样室和第二进样室与外部隔离。

根据本发明的一方面，所述封闭部件包括柱状部分；与柱状部分连接的头部，该头部具有环形凹槽；以及设置在该环形凹槽中的密封圈，该密封圈用于接触所述突缘部分，以使第一进样室和第二进样室隔离。

根据本发明的一方面，所述进样装置还包括：驱动件，该驱动件用于移动所述封闭部件，使第一进样室和第二进样室流体连通或隔离。

根据本发明的一方面，所述驱动件包括：移动架，该移动架具有相对的大体平行的外壁，以及设置在相对的大体平行的外壁上的滑柱，其中移动架与所述封闭部件的柱状部分连接；驱动架，该驱动架具有凹槽，滑柱可滑动地设置在凹槽中，由此在驱动架移动时，通过滑柱与凹槽的配合，驱动移动架移动，由此移动所述封闭部件。

根据本发明的一方面，本发明提供了一种痕量探测仪，该痕量探测仪包括：上述的进样装置；迁移管，用于使来自进样装置的样品进行离化带电并迁移；以及收集离化带电的样品的法拉第盘。

本发明通过采用上述结构，例如，可以通过提高样品的透过率，增加检测装置的灵敏度。同时实现了迁移管内部环境与外界环境隔离，避免迁移区被污染，能够保持仪器的灵敏度、物质峰峰位、分辨率等重要参数不变，从而实现仪器的稳定、一致性。

根据本发明的一方面，进样装置包含一个联动装置、单独的一个进样室(密封气室)、样品分子解析装置、进样口。密封进样室与迁移管内部气路直接连通，此进样装置可以控制密封进样室是否与外界大气连通，检测仪器不工作时(不进样时)，联动装置使得密封进样室与外界隔离，此时迁移管内部气路处于密封状态且与外界环境隔离。在一个外部信号(进样触发)的驱动下联动装置启动，启动后“密封进样室”与外界大气连通，从而能够将外界的样品分子直接带入到迁移管内部，样品分子进入到迁移管内部后，首先被离化，带电的样品分子经过迁移区后被法拉第盘收集，通过飞行时间对样品进行鉴别。

由于进样装置没有使用半透膜或具有特定透过率的装置，(被解析的或气体样品)样品分子能够毫无阻碍地进入到迁移管内部，大大提高了进样效率，从而从根本上提高了灵敏度。同时“密封进样室”能够使迁移管内部长期处于密封状态(非进样状态)，阻止杂质物质进入到迁移管内，迁移管能够保持在“干净”的状态，从而保障了迁移管对物质的分辨能力及在不同的环境中仍能保持一致。

附图说明

图1是根据本发明实施例的进样装置的示意立体图。

图2是图1中所示的进样装置的剖开状态的示意立体图。

图3是图1中所示的进样装置的密闭进样室组件的示意立体图。

图4是图3中所示的密闭进样室组件的剖开状态的示意立体图。

图5是图1中所示的进样装置的未进样时的剖开状态的示意立体图。

图6是图1中所示的进样装置的封闭部件的示意立体图。

图7是图1中所示的进样装置的台体的示意立体图。

图8是图1中所示的进样装置的封闭部件支架的示意立体图。

图9是图1中所示的进样装置的移动架的示意立体图。

图10是封闭部件、封闭部件支架和移动架的组装状态下的示意立体图。

图11是图1中所示的进样装置的驱动架的示意立体图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步说明。

参照图1-11，根据本发明的诸如迁移率谱仪的痕量探测仪包括：进样装置100；迁移管，用于使来自进样装置100的样品进行离化带电并迁移；以及收集离化带电的样品的法拉第盘。

如图1-11所示，进样装置100包括：设置在进样装置100中的用于使样品从进样件脱附的进样室10；以及用于在进样时使进样室10与痕量探测仪的迁移管流体连通的阀门组件20。如图3-4所示，进样室10由进样室组件12构成，进样口14形成在进样室组件12中，此外，与迁移管相通的气路16形成在进样室组件12中并与进样室10连通。

如图1-11所示，进样装置100还包括：驱动架30、加热组件40、台体50。如图1、2所示，迁移管的内部气路与进样口通过密封进样室10相连。

所述阀门组件20包括封闭部件22；以及设置在进样室10的内壁上的突缘部分24，通过该封闭部件22与所述突缘部分24的接触和分离，使进样室10与痕量探测仪的迁移管流体连通和隔离。突缘部分24将进样室10分为第一进样室101和第二进样室102，第一进样室101用于与痕量探测仪流体连通，即与气路16连通。第二进样室102用于使进样件脱附样品，通过该封闭部件22与所述突缘部分24的接触或分离，使第一进样室101和第二进样室102流体连通或隔离。进样口14与所述第二进样室102相通。

如图6所示，封闭部件22包括柱状部分221；与柱状部分连接的头部222，该头部具有环形凹槽223；以及设置在该环形凹槽223中的密封圈224(图4)，该密封圈224用于接触所述突缘部分24，以使第一进样室101和第二进样室102隔离。

进样室组件12包括支架17和顶盖18。第一进样室101由密封圈19、封闭部件22、突缘部分24、顶盖18、支架17形成。密封圈是由橡胶(如医用硅橡胶、氟橡胶)或聚四氟构成的圆环。封闭部件22如图6所示，头部222具有壶形形状，在壶形的中间有一凹槽223，用来放置密封圈224；顶盖18是一圆形的盘子状件，盘子状件的底部有凹槽，用来放置密封圈19，顶盖18通过橡胶密封圈19与支架17之间密封，从而将第一进样室101的空间封闭起来。

支架17中空且带有多种功能，它是整个进样装置的支撑架，它包括进样口14、进样室10，中空的部分形成进样室10，进样室中间存在一凸台或突缘部分24，图4中，凸台24以上称为第一进样室101，以下称为第二进样室102，第一进样室101通过一气孔与迁移管内部相通，第二进样室102与进样口14直接相连，进样口14是由一长方形的空间形成的，其上部直接与第二进样室102连通。当不工作时，封闭部件22受到向下的力而导致密封圈224压在了支架内部的凸台24上，这时第一进样室101与第二进样室102被隔离，它们之间没有气体流通，如图5所示状态。

支架17通过侧面的螺钉固定在主台体50的侧面，并作为整体支架，如图7所示。封闭部件22的柱状部分221固定在封闭部件支架20上面(通过螺钉)，封闭部件支架70(图8所示)固定在移动架60(如图9所示)中心的两个螺孔63上，如图9所示。移动架60通过其四角的四个螺孔62与加热组件40固定，加热组件40设有外壳和设置在该外壳中的加热件。该外壳可以是四氟加热器套。

因此封闭部件22、封闭部件支架70、移动架60、加热组件40固定成一个整体，并同时上下移动。移动架60侧面有4个滑柱61，滑柱放置在驱动架30(如图11所示)的槽31内，当驱动架30在同一个水平面内滑动时，移动架60会跟随着上下移动，从而导致封闭部件22上下移动。驱动架30外接一个动力源(如电机)，在外力的作用下，驱动架30进行水平移动。

加热器可以位于加热外套内部，其组成可以是电加热、激光等多种加热方式，在没有进样时，加热器处于常温，也可处于半加热状态，即其温度低于热解析温度，高于环境温度；当进样时，进样装置开始工作，它能迅速的将进样试纸加热到高温，从而使得试纸上的样品迅速热解析成气体。

当进样装置不工作时(即不进样时)，第一进样室101与外界环境隔离，系统的状态如图5所示，此时迁移管内部与外界隔离，迁移管内部能够处于干净、高温的环境中，而不受到外界环境气体的影响。进样装置工作时，带有样品的进样试纸从进样口14插入到进样装置中，并且进样试纸放置在移动架60的顶部表面上，处于移动架60底端的设置在位置90的传感器会发出触发信号给系统，系统将此信号传递给动力源(如电机)，动力源(如电机)平移驱动架30，使得带有进样试纸的移动架60抬升(驱动架30由低槽311上升到高槽312的高度)，此时封闭部件22由密封进样室10的底端被抬升至顶端，第一进样室101与外界连通，导致迁移管与外界连通，同时移动架60的顶部表面与支架17的底部表面接触，使第二进样室102与进样口14隔离，即进样室10与外部隔离。在接收到触发信号的同时(或一定延迟后)，底部的加热件通过热辐射、对流等方式开始工作，将进样试纸上的样品快速气化解析，在气流的作用下，样品气体从封闭部件支架70两侧进入到第一进样室101中，再经过气孔进入到迁移管内部的离化区，在离化区样品分子被离化带电，之后带电的样品在电场的作用下进入到迁移区，根据飞行时间的不同，不同的分子被鉴别出来。

通过上述方式，在通过封闭部件与所述突缘部分分离使第一进样室和第二进样室流体连通的同时，第二进样室与所述进样口隔离，由此使第一进样室和第二进样室与外部隔离。显然，可以采用各种各样的方式实现该方案。例如，可以设置第二阀门组件，该第二阀门组件用于使第二进样室与所述进样口流体连通或隔离，通过使第二阀门组件与阀门组件20联动，可以实现第一进样室和第二进样室流体连通的同时，第二进样室与所述进样口隔离。因此，本发明不限于上述具体实施方式。

此外，图中，移动架60等上下移动，然而这仅仅是为了描述的方便，移动架60等可以在任何方向上移动。

再者，进样试纸可以不是放置在移动架60的顶部表面上，而是放置在设置在移动架60上的进样试纸固定部分中，由此尽管移动架60不是上下移动，而是例如左右移动，进样试纸也不会从移动架60脱落。

在上述实施例中，移动架60的顶部表面与支架17的底部表面接触，使第二进样室102与进样口14隔离(这种情况下，移动架60没有中心孔)。然而，移动架60可以具有如图中所示的中心孔，当进样试纸插入进样口后，第一进样室101与第二进样室102连通，第一进样室101与第二进样室102与外界环境通过试纸分离，第一进样室101与第二进样室102可以与外界环境进行气体交换。

Claims (6)

1.一种用于痕量探测仪的进样装置，包括：

设置在进样装置中的用于使样品从进样件脱附的进样室；以及

阀门组件，

所述阀门组件包括封闭部件；以及设置在进样室的内壁上的突缘部分，

所述突缘部分将所述进样室分成第一进样室和第二进样室，第一进样室用于与痕量探测仪流体连通，第二进样室用于使进样件脱附样品，通过该封闭部件与所述突缘部分的接触或分离，使第一进样室和第二进样室流体隔离或连通，

所述的用于痕量探测仪的进样装置还包括：

驱动件，该驱动件用于移动所述封闭部件，使第一进样室和第二进样室流体连通或隔离，

所述驱动件包括：

移动架，该移动架具有相对的大体平行的外壁，以及设置在相对的大体平行的外壁上的滑柱；

驱动架，该驱动架具有凹槽，滑柱可滑动地设置在凹槽中，由此在驱动架移动时，通过滑柱与凹槽的配合，驱动移动架移动，由此移动所述封闭部件，

所述封闭部件包括柱状部分，

移动架与所述封闭部件的柱状部分连接。

2.根据权利要求1所述的用于痕量探测仪的进样装置，还包括进样口，所述进样口与所述第二进样室相通。

3.根据权利要求2所述的用于痕量探测仪的进样装置，所述封闭部件还包括与柱状部分连接的头部，该头部具有环形凹槽；以及设置在该环形凹槽中的密封圈，该密封圈用于接触所述突缘部分，以使第一进样室和第二进样室隔离。

4.根据权利要求2所述的用于痕量探测仪的进样装置，其中在通过封闭部件与所述突缘部分分离使第一进样室和第二进样室流体连通的同时，第二进样室与所述进样口隔离，由此使第一进样室和第二进样室与外部隔离。

5.一种痕量探测仪，包括：

根据权利要求1所述的进样装置；

迁移管，用于使来自进样装置的样品进行离化带电并迁移；以及

收集离化带电的样品的法拉第盘。

6.根据权利要求5所述的痕量探测仪，其中所述痕量探测仪是迁移率谱仪。

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