CN103245718A - 一种固、液、气协同检测离子迁移谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固、液、气协同检测离子迁移谱仪，常温进样装置、高温进样装置、离子迁移管、高压电源、放大器和采集控制装置，常温进样装置和高温进样装置的一端分别有气相进样管和固、液进样管，另一端通过三通电磁阀与离子迁移管的进口密封相通，离子迁移管内绝缘固定电极组，电极组有离子通道，在离子通道末端的离子迁移管内固定有离子探测板，探测板通过放大器与采集控制装置电连接；所述的电极组与高压电源电连接。它结构简单，使用方便，可以满足多种场合的在线检测。

Description

一种固、液、气协同检测离子迁移谱仪

技术领域

本发明涉及一种差温双模式进样固、液、气协同检测离子迁移谱仪，是利用温度不同的进样装置能够协同对不同形态的样品进行测量的一种检测装置。

背景技术

离子迁移谱技术是能够在常温常压工作的一种检测技术，其工作原理是：利用不同质量或结构的离子在电场中的不同迁移运动特性来对被测物质进行分离分析。目前商用离子迁移谱仪或研究用的离子迁移谱装置均为单一模式进样离子迁移谱仪，在测量时只适合对某一形态的样品进行检测，例如常温下工作的离子迁移谱仪适合对气态样品或饱和蒸汽压较高的液体样品进行检测；高温下工作的离子迁移谱仪适合对一些常温下为固体的有机物样品进行检测。这种单一进样模式的离子迁移谱仪限制了该仪器在多种场合中的应用，特别是在固/液混合样品检测时，只能检测出其中的一种形态的被测物质。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种固、液、气协同检测离子迁移谱仪，它结构简单，使用方便，可以满足多种场合的在线检测。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：它包括常温进样装置、高温进样装置、离子迁移管、高压电源、放大器和采集控制装置，常温进样装置和高温进样装置的一端分别有气相进样管和固、液进样管，另一端通过三通电磁阀与离子迁移管的进口密封相通，离子迁移管内绝缘固定金属电极组，金属电极组有离子通道，在离子通道末端的离子迁移管内固定有离子探测板，探测板通过放大器与采集控制装置电连接；所述的金属电极组与高压电源电连接。

本发明采用了双模式的差温进样装置作为离子迁移谱仪的进样装置，该装置能够根据不同的检测需要，灵活选取不同温度的进样装置以满足多种场合的在线检测。另外本发明中的高温进样部分的温度在50～300℃之间可调，可以根据实际的检测需要，调节进样的温度，提高样品的气化效率，从而增强检测的准确性。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1为本发明示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括常温进样装置2、高温进样装置、离子迁移管13、高压电源15、放大器14和采集控制装置16，常温进样装置2和高温进样装置的一端分别有气相进样管1和固、液进样管9，另一端通过三通电磁阀3与离子迁移管13的进口密封相通，离子迁移管13内绝缘固定金属电极组10，金属电极组10有离子通道11，在离子通道11末端的离子迁移管13内固定有离子探测板12，探测板12通过放大器14与采集控制装置16电连接；所述的金属电极组10与高压电源15电连接。

所述高温进样装置的高温进样体8外固定加温层7，加温层7外固定保温层6，所述的加温层7与温度控制装置5电连接。

所述的离子迁移管13与三通电磁阀3之间密封串接开关电磁阀4。

本发明中的最基本的工作原理是根据不同样品的状态或气化温度或饱和蒸气压，最大限度的使更多的检测样品进入到离子迁移谱的反应腔，当样品是纯样品时，根据样品的气化温度选择相应的进样装置，并根据需要设定进样温度，当样品是混合样品，特别是不同形态的混合样品时，可以利用两种进样装置协同进样，例如，当样品为固态与饱和蒸气压较高的液态样品混合检测时，首先采用常温进样装置测量样品中的液态样品，得到液态样品的离子迁移谱图，然后利用高温进样装置进样测量样品中的固态成分，获取固态样品的离子迁移谱图，两次测量的离子迁移谱图组合成二维分析图形，用以判断混合样品的成分。

样品在离子迁移管13中的运动符合弱电场中离子的运动规律，形成的产物离子进入到迁移管的迁移分离区，在电场作用下作迁移运动，迁移率为K的离子在强度为E的电场中的运动速度v=kE,其中迁移率K的定义式为：

$K=\frac{3\mathrm{Ze}}{16N}\sqrt{\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\μkT}}}\frac{1}{\mathrm{\Ω}},(\mathrm{\μ}=\frac{\mathrm{mM}}{m+M})---\left(4\right)$

该方程称为Mason-schamp方程，式中，Z、e，分别为离子所带的电荷数和电子电量；N为中性迁移气体的数密度；μ为约化质量；k为玻耳兹曼常数；T为迁移气体的温度；Ω为离子分子的碰撞截面，其理论表达式为：

其中θ，y，g定义了碰撞的空间，

为散射角，g为相对速度，μ为折合质量，b为碰撞参数。

由于不同质量或结构的离子信号在迁移管中的迁移速度v各不相同，因此通过等长离子迁移管13所需要的时间也各不相同，因此通过测量离子迁移管13末端的离子信号强度与迁移时间的关系即可获得装置的离子迁移谱图，从而区分不同的离子信号。

样品的进样可以分为气态进样和固、液进样。

一、当常温下样品为气体或饱和蒸气压较高的液体时的检测方案

使用微量进样器将被测样品的气体注入到进样孔中，样品进入到常温进样装置2中，在进样腔中与载气充分混合，此时通过控制三通电磁阀3，使得常温进样装置2与离子迁移管13之间的气路相通，在载气的带动下进入到离子迁移管13内被电离检测。

二、当常温下样品为固体或饱和蒸气压较低的液体时的检测方案

以固体样品为例，设定高温进样装置的进样温度，设定样品在高温腔内的加热时间，并将高温进样装置的开关电磁阀4封闭，然后使用相应的溶剂将固体样品进行溶解，当样品溶解后，使用微量进样器将样品送入到高温进样装置，样品在高温腔内加热，加热完毕后，开关电磁阀4、三通电磁阀3打开，已经气化后的样品进入到离子迁移管13中被检测。

Claims (3)

1.一种固、液、气协同检测离子迁移谱仪，其特征在于：它包括常温进样装置（2）、高温进样装置、离子迁移管（13）、高压电源（15）、放大器（14）和采集控制装置（16），常温进样装置（2）和高温进样装置的一端分别有气相进样管（1）和固、液进样管（9），另一端通过三通电磁阀（3）与离子迁移管（13）的进口密封相通，离子迁移管（13）内绝缘固定的金属电极组（10），金属电极组（10）有离子通道（11），在离子通道（11）末端的离子迁移管（13）内固定有离子探测板（12），探测板（12）通过放大器（14）与采集控制装置（16）电连接；所述的金属电极组（10）与高压电源（15）电连接。

2.根据权利要求1所述的固、液、气协同检测离子迁移谱仪，其特征在于：所述高温进样装置的高温进样体（8）外固定加温层（7），加温层（7）外固定保温层（6），所述的加温层（7）与温度控制装置（5）电连接。

3.根据权利要求1所述的固、液、气协同检测离子迁移谱仪，其特征在于：所述的离子迁移管（13）与三通电磁阀（3）之间密封串接开关电磁阀（4）。

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