CN103698387B - 用于离子迁移谱仪的进样装置及其使用方法和离子迁移谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于离子迁移谱仪的进样装置，其用于将待测样品导入到离子迁移谱仪的迁移管的入口中，所述进样装置包括：固体进样部件；样品进口部件；固定连接部件；其中，所述固体进样口部件在其内部限定有内腔体，其一端通过内腔体与样品进口部件相连通，其另一端通过固定连接部件与离子迁移管的入口相连通；以及气体进样部件，其包括主体和外部连接部，所述主体内具有气体通道，并且所述外部连接部包括进气孔，该进气孔与所述气体通道连通，其中，当所述外部连接部与样品进口部件配合时，所述主体插入到所述内腔体中，从而固体进样部件的通道被封闭，仅有气体进样部件的气体通道与迁移谱仪的迁移管的入口连通。

Description

用于离子迁移谱仪的进样装置及其使用方法和离子迁移谱仪

技术领域

本发明涉及离子迁移检测技术领域，具体地说，本发明描述一种用于离子迁移谱仪的进样装置以及一种使用上述进样装置对固体和气体待测样品进行检测的方法。此外，本发明还涉及一种具有上述进样装置的离子迁移谱仪。

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。就实际应用而言，进样装置分为两类，气体进样装置与固体进样装置，固体进样配有采集试纸或采集棒，通过试纸擦拭待检查物品的表面获得微量的残留物质，之后将试纸或采集棒插入到固体进样装置中，经检测获得待检查物品表面残留物质信息。气体进样装置则是直接抽取带检测物品所释放的气体，达到检测物质的目标。早期市场上的检测仪器一般只具有一种进样功能，如SMITH的台式机Ionscan_5000DT只具有固体进样功能。近年来，为了增强进样器的功能，市场上出现了多种兼容气体及固体进样功能的进样装置，并且部分专利已在产品上应用，如SMITH的SABEREXV、SABER4000、MMTD，其特点是使用两个分立的进样口，当使用气体进样功能时，需要在固体进样口处插一聚四氟片来密封进样气路。其缺点是进样装置体积大，至少占到仪器的1/5空间。而台式机的进样装置一般只具有固体进样功能。这些制约了仪器的小型化进程，限制了功能。因此，现有技术中需要开发一种更具实用性的离子迁移谱设备，同时兼具固体采样和气体采样的功能，一方面，其具备内置的浓缩装置，以简化设备配置及操作程序，另一方面，其可对待测物的痕量固体残留和极低浓度气氛进行灵敏而便捷的检测。

发明内容

鉴于此，本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

根据本发明的一个方面，其提供一种用于离子迁移谱仪的进样装置，其用于将待测样品导入到离子迁移谱仪的迁移管的入口中，该进样装置兼容了气体、固体两种进样方式，只具备一个进样口，简化了设计，装置体积较小，能应用于手持式、台式两种机型。

所述进样装置包括：固体进样部件；样品进口部件；固定连接部件；其中，所述固体进样部件在其内部限定有内腔体，其一端通过内腔体与样品进口部件相连通，其另一端通过固定连接部件与离子迁移管的入口相连通；以及气体进样部件，其包括主体和外部连接部，所述主体内具有气体通道，并且所述外部连接部包括进气孔，该进气孔与所述气体通道连通，其中，当所述外部连接部与样品进口部件配合时，所述主体插入到所述内腔体中，从而固体进样部件的通道被封闭，仅有气体进样部件的气体通道与迁移谱仪的迁移管的入口连通。

优选地，所述样品进口部件包括引导凹槽和感应光耦，当固体样片通过所述引导凹槽进入所述内腔体，感应光耦检测到样品后发出触发信号。

优选地，所述内腔体的外部设置有加热部件，用于对所述内腔体进行加热以形成热解析腔体，在所述热解析腔体中，固态的待测样品被加热以形成气态待测样品。

优选地，还包括半透膜，所述半透膜设置在所述迁移管的所述入口与所述内腔体的通道端部之间。

在优选的实施方式中，所述内腔体呈中央为圆弧、中央两侧为方形的扁平形状，所述气体进样部件的主体呈圆柱形。

另外，还包括抽气部件，其与所述固定连接部件连接，以将未进入到迁移管的入口的样品气体吸走。

另外一个方面，本发明还提供了一种使用上述的用于离子迁移谱仪的进样装置导入固体待测样品的方法，其包括步骤：取下气体进样部件；将固体样品通过样品进口部件的引导凹槽插入到固体进样部件的内腔体；感应光耦检测到固体样品后，发出触发信号，启动设置于所述内腔体外部的加热部件，并且启动离子迁移谱仪；所述固体样品在所述内腔体内被气化，气化的固体样品通过内腔体导入离子迁移谱仪的迁移管的入口；在离子迁移谱仪中对样品进行检测。

再一个方面，本发明还提供了一种使用上述的用于离子迁移谱仪的进样装置导入气体待测样品的方法，其包括步骤：插入气体进样部件；将气体待测样品通过进气口输入到所述气体进样部件的主体内；气体待测样品通过气体进样部件的气体通道导入迁移谱仪的迁移管的入口；在离子迁移谱仪中对样品进行检测。

此外，本发明还提供一种离子迁移谱仪，其包括:迁移管，用于对导入到其中的待测样品进行离化和迁移操作；以及如上所述的进样装置，其用于将待测样品导入到所述迁移管的入口中。

本发明的上述不特定的实施方式至少具有下述一个或者多个方面的优点和效果：

本发明的进样装置兼容了固体、气体两种进样功能，由于只采用了一个进样口，节省了装置的体积与空间，能够有效地减小离子迁移探测器仪器的体积。采取插接的方式改变进样模式，使得气、固进样方式切换很方便、操作简便。

附图说明

图1是根据本发明的一种具体实施方式的进样装置的剖面图；

图2是显示根据本发明的一种具体实施方式的样品进口部件示意图；

图3是显示根据本发明的一种实施方式的固体进样部件和固定连接部件装配在一起的示意图；

图4是显示根据本发明的一种实施方式的固体进样部件和固定连接部件装配在一起的剖面图；

图5是显示根据本发明的一种实施方式的气体进样部件的示意图；

图6是显示根据本发明的一种实施方式的抽气部件的示意图；以及

图7是显示根据本发明的一种实施方式的半透膜部件的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图1-7，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

如图1-5所示，进样装置10包括：固体进样部件100；样品进口部件200；固定连接部件300；其中，固体进样部件100在其内部限定有内腔体101（在附图3中详细示出），其一端通过内腔体10与样品进口部件200相连通，其另一端通过固定连接部件300与离子迁移管的入口400相连通；以及气体进样部件500，其包括主体501和外部连接部502（在附图5中详细示出），主体501内具有气体通道503，并且外部连接部502包括进气孔504，该进气孔504与气体通道503连通，其中，当外部连接部502与样品进口部件200配合时，主体501插入到内腔体101中，从而固体进样部件100的通道被封闭，仅有气体进样部件500的气体通道503与迁移谱仪的迁移管的入口400连通。

根据本发明的优选的实施方式，如图2所示，其示出样品进口部件200。样品进口部件200包括引导凹槽201和感应光耦202，当固体样片通过引导凹槽201进入内腔体101，感应光耦202检测到样品后发出触发信号。此外，还可以在样品进口部件上设置安装孔203，从而通过其将样品进口部件203与其他部件装配在一起，本领域技术人员也可以采用其他的惯用方式将样品进口部件与其他部件装配在一起。另外，引导凹槽201具有较大的开口，从而使得试纸极容易插入到固体进样口部件200中；在感应光耦202处设置散热体，从而使感应光耦202始终工作在较低的温度下，保障仪器性能。

如图3-5所示，根据本发明优选的实施方式，内腔体101呈中央为圆弧、中央两侧为方形的扁平形状。与之对应的，气体进样部件500的主体501呈圆柱形。从而，既可以保障固体进样效率不受影响，又可以兼顾气体进样功能。

如图6和7所示，其示出了抽气部件600和半透膜部件700的示意图。在优选的实施方式中，抽气部件600包括抽气孔601，其中，如图1所示，抽气部件600与固定连接部件300连接，以将未进入到迁移管的入口的样品气体吸走。可以理解，这里的抽气部件的设置和结构仅仅是举例，本领域技术人员可以采用其他的本领域常用的技术手段实现上述将未进入到迁移管的入口的样品气体吸走。

根据本发明的进样装置，还包括半透膜，设置在迁移管的入口400与内腔体的通道端部之间。半透膜可以设置在如图7所示的半透膜部件700上，半透膜部件700包括抽气孔701其与抽气部件上的抽气孔601相对应，还包括支架702、卡箍703等用于支撑、固定半透膜的辅助件，支架702为金属材料，这里采用铝镀镍；卡箍703采用耐高温、不散发气体异物的氟橡胶（或医用硅橡胶）构成，能耐受高温（氟橡胶为250度），不会粘连在金属表面，圆环状的外沿设计能够将柔软的半透膜固定在支架702上，同时确保了密封性，通过卡箍703的外平面与抽气部件600密封，保障迁移管内部的密封；半透膜的高温是靠进样口及迁移管传导获得的。可以理解，这里的半透膜部件的设置和结构仅仅是举例，本领域技术人员可以采用其他的本领域常用的技术手段实现上述功能。

如图6所示抽气部件600的凹槽用来放置半透膜部件700，半透膜前方的气流通过2个抽气孔601被气泵抽走。

此外，本发明的进样装置还包括上盖800、垫板901、902、连接件903以及底板904等起支撑、连接作用的辅助件，这里的连接件903将进样装置10与迁移管连接，并且，在半透膜部件与固定进样部件、气体进样部件以及迁移管的入口之间设有密封装置，实现气密功能，由于这些部件本领域技术人员可以根据实际情况结合本领域常用的技术手段进行设计制造，并且这些部件也不属于本发明的重点所在，因此，不一一详述。

在进行固定样品检测时，需要将固体样品气化，因此，固体进样部件100具有快速加热样品的功能，通常，内腔体的外部设置有加热部件，如缠绕加热丝，使内腔体101始终处于高温状态，或者使用激光在内腔体101瞬间气化样品，在本发明优选的实施例中，采取电加热丝，使用保温材料包裹内腔体101，保持固体进样部件100温度始终为180度。

此外，在气体通过的气路中，金属部件表面都经过了抛光处理或者镀镍等，使表面光滑，从而减少气体被金属吸收。

下面对使用本发明的进样装置对固体样品和气体样品的检测的操作进行说明：

在固体进样模式下（取下气体进样部件500），样品试纸通过带有引导凹槽200的样品进口部件200后，感应光耦202检测到固体样品后，发出触发信号，启动设置于内腔体101外部的加热部件，并且启动离子迁移谱仪；固体样品在内腔体101内被气化，气化的固体样品通过内腔体导入离子迁移谱管的入口400；在离子迁移谱仪中对样品进行检测。

在气体进样模式下（插入气体进样部件500）其包括步骤：将气体待测样品通过进气口504输入到气体进样部件500的主体501内；气体待测样品通过气体进样部件500的气体通道导入迁移谱仪的迁移管的入口400；在离子迁移谱仪中对样品进行检测。由于，固体进样部件的通道被封闭，则气体样品只能通过气体进样部件的气体通道导入半透膜前方，然后进入到迁移管入口，并且由于气体进样部件500处于高温的内腔中101中，因此其也维持在高温。

根据本发明的优选的实施方式，包括上述的进样装置的离子迁移谱仪对待测样品的检测过程如下：

当使用固体进样功能时，将采集试纸插入到引导凹槽201，从而进入固体进样部件100中，样品被快速加热后成为样品蒸气，此样品蒸气在气流的作用下到达半透膜块，在半透膜前方形成高速运行、大面积的气流团，部分样品渗过半透膜进入到迁移管内部，在迁移管内部气流的带动下进入离化区，被离化后的样品离子（实际为带电样品团簇，以后均称为样品离子）在迁移电场的作用下到达收集电极，根据离子飞行时间的不同来鉴别样品。

当使用气体进样功能时，将气体进样部件500插入到固体进样部件100中，固体进样部件100的通道被封闭，只留下气体进样部件500的气体通道，在高速抽气气流的作用下，样品气体通过气体进样部件500的通道后到达半透膜，同样在半透膜前方形成高速运行、大面积的气流团，渗透过半透膜的样品进入离化区、迁移区被分析，得到物质成分信息。

虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于离子迁移谱仪的进样装置，其用于将待测样品导入到离子迁移谱仪的迁移管的入口中，所述进样装置包括：

固体进样部件；

样品进口部件；

固定连接部件；

其中，所述固体进样部件在其内部限定有内腔体，其一端通过内腔体与样品进口部件相连通，其另一端通过固定连接部件与离子迁移管的入口相连通；以及

气体进样部件，其包括主体和外部连接部件，所述主体内具有气体通道，并且所述外部连接部件包括进气孔，该进气孔与所述气体通道连通，其中，当所述外部连接部件与样品进口部件配合时，所述主体插入到所述内腔体中，从而固体进样部件的通道被封闭，仅有气体进样部件的气体通道与迁移谱仪的迁移管的入口连通；

还包括半透膜部件，所述半透膜部件与固体进样部件、气体进样部件以及迁移管的入口之间设有密封装置。

2.根据权利要求1所述的用于离子迁移谱仪的进样装置，其特征在于：

所述样品进口部件包括引导凹槽和感应光耦，当固体样品通过所述引导凹槽进入所述内腔体，感应光耦检测到样品后发出触发信号。

3.根据权利要求1或2所述的用于离子迁移谱仪的进样装置，其特征在于：

所述半透膜部件包括抽气孔、支架、卡箍和半透膜，

其中，所述抽气孔与抽气部件上的抽气孔在位置上相对应，所述卡箍具有环形外沿，利用所述卡箍的环形外沿将所述半透膜固定到所述支架上，并且所述卡箍的外表面与抽气部件密封。

4.根据权利要求1所述的用于离子迁移谱仪的进样装置，其特征在于：

所述内腔体呈中央为圆弧、中央两侧为方形的扁平形状。

5.根据权利要求4所述的用于离子迁移谱仪的进样装置，其特征在于，所述扁平形状的高度范围为1-10mm，宽度范围为15-50mm。

6.根据权利要求1所述的用于离子迁移谱仪的进样装置，其特征在于：

所述气体进样部件的主体呈圆柱形。

7.根据权利要求1所述的用于离子迁移谱仪的进样装置，其特征在于：

还包括抽气部件，其与所述固定连接部件相连，从而形成抽气气流，以将未进入到迁移管的入口的样品气体吸走。

8.一种使用如权利要求3所述的用于离子迁移谱仪的进样装置导入固体待测样品的方法，其包括步骤：

取下气体进样部件；

将固体样品通过样品进口部件的引导凹槽插入到固体进样部件的内腔体；

感应光耦检测到固体样品后，发出触发信号，启动设置于所述内腔体外部的加热部件，启动离子迁移谱仪；

所述固体样品在所述内腔体内被气化，气化的固体样品通过内腔体导入离子迁移谱仪的迁移管的入口；

在离子迁移谱仪中对样品进行检测。

9.一种使用如权利要求1所述的用于离子迁移谱仪的进样装置导入气体待测样品的方法，其包括步骤：

插入气体进样部件；

将气体待测样品通过进气口输入到所述气体进样部件的主体内；

气体待测样品通过气体进样部件的气体通道导入迁移谱仪的迁移管的入口；

在离子迁移谱仪中对样品进行检测。

10.一种离子迁移谱仪，其包括:迁移管，用于对导入到其中的待测样品进行离化和迁移操作；以及如权利要求1所述的进样装置，其用于将待测样品导入到所述迁移管的入口中。