CN103884767B - 一种提高离子迁移谱仪识别检测性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高离子迁移谱仪识别检测性能的方法。在不同的温度和湿度条件下，建立不同反应离子峰的迁移时间对应的标准品数据库，用于实际样品检测时的定性判断。实际检测样品时，采集反应离子峰的峰迁移时间，从数据库中自动调取与此反应离子峰的峰迁移时间一致的反应离子峰对应的标准品数据库，作为下一步检测报警用参照比较数据，定性判断实际样品，提高检测的准确性。

Description

一种提高离子迁移谱仪识别检测性能的方法

技术领域

本发明属于化学分析领域离子迁移谱的分析技术，具体是一种提高离子迁移谱仪识别检测性能的方法。

背景技术

离子迁移谱（IMS）技术起源于二十世纪六十年代，是一种痕量检测技术。利用离子迁移原理进行的快速痕量分析仪器称为离子迁移谱仪，其核心部件离子迁移管通常在常压下工作。液体、固体或气体样品，采用不同的进样方式，最终均以气态形式随着载气进入离子迁移管，在离子迁移管的离化区，载气分子被电离并形成反应离子簇，反应离子簇产生背景峰（反应离子峰），待测物质分子与这些反应离子簇相互作用形成新的分子离子团。当离子门打开时，这些分子离子簇在电场的作用下进入迁移区并继续在电场的作用下向前迁移。

在大气压条件下，弱电场中离子的运动速度正比于电场强度，如公式（1）：

V＝K·E（1）

其中K是比例常数，定义为离子迁移率，单位为cm²/V/s。由于K不仅和离子本身特性相关，还依赖于温度和压力，因而引入了约化离子迁移率K₀的概念，把迁移率归一至标准温度及气压条件下(273K和101kPa)，以便比较和区分K₀和K的关系。如公式（2）：

$K_0=\left(\frac{273}{T}\right)\left(\frac{P}{101}\right)---\left(2\right)$

而迁移时间与迁移速率的关系如公式：

$t_d=\frac{d}{v_d}$

其中d为迁移管的长度，单位为cm，t_d的单位为s。根据上述公式，得出约化迁移率的计算公式。

$K_0=\frac{d}{\mathrm{td}\·E}\left(\frac{273}{T}\right)\left(\frac{P}{101}\right)$

因此，通过测量离子迁移谱图中各离子的特征迁移时间，计算得到离子的约化迁移率并将其与储存在标准品数据库中的数据进行匹配，即可识别物质的种类。

但在实际样品检测过程中发现离子的约化迁移率随湿度、环境温度、压强等因素的改变，处于动态变化过程中的。与预先储存在标准品数据库中的约化迁移率数据进行匹配时存在一定的偏差，以致出现样品成分误判或错判的问题。而湿度、环境温度、压强等各种因素的改变最终反映出反应离子峰峰迁移时间的变化。

鉴于此，本发明预先建立不同反应离子峰的迁移时间对应的标准品数据库。每次在检测样品前，首先采集反应离子峰的峰迁移时间，从数据库中自动调取与此反应离子峰的峰迁移时间一致的反应离子峰对应的标准品数据库，作为下一步检测报警用参照比较数据，定性判断实际样品，提高检测的准确性。

目前针对离子迁移谱仪在毒品检测、爆炸物探测、化学战剂检测等领域的应用研究，取得了长足的进展，同时也拓展到了环境检测、工业过程控制、生物医学、食品监测等领域。

发明内容

本发明涉及一种提高离子迁移谱仪识别检测性能的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种提高离子迁移谱仪识别检测性能的方法，

1）在不同的温度和不同的湿度条件下，标准品进样，建立不同反应离子峰的迁移时间对应的标准品迁移时间的二个以上标准品数据库；

2）确定温度和湿度条件，找出与标准品数据库相同的温度和湿度条件下相同反应离子峰的迁移时间对应的标准品数据库；

用于实际样品检测时的定性判断：实际样品进样，获得样品迁移时间，若样品迁移时间与对应的标准品数据库中标准品迁移时间相同，则证明样品与对应的标准品为相同物质，否则则为没有相同物质或为不同物质。

所述温度包括迁移管温度和进样口温度，不同的温度条件是指在迁移管温度范围内的二个以上的不同温度、分别与在进样口温度范围内的二个以上的不同温度相匹配的条件下；迁移管温度在25-120℃之间；进样口温度在60-180℃之间。

不同的湿度条件是指在载气、或载气和漂气的湿度范围内的二个以上的不同湿度；湿度在0-25％之间。

反应离子峰的迁移时间3.60-9.00mS之间。

标准品TNT峰的迁移时间5.60-9.60mS之间。

标准品可以是爆炸物、制毒化学品、化学试剂、环境及工业中的可挥发性有机物中的二种以上。

标准品具体为梯恩梯和硝酸铵。

本发明预先建立不同反应离子峰的迁移时间对应的标准品数据库。每次在检测物质前，首先采集反应离子峰的峰迁移时间，从数据库中自动调取与此反应离子峰的峰迁移时间一致的反应离子峰对应的标准品数据库，作为下一步检测报警用参照比较数据，定性判断实际样品，提高检测的准确性。

本发明的优点

本发明是一种提高离子迁移谱仪动态识别检测物质的方法，很大程度上排除了因湿度、环境温度、压强等环境因素改变时，标准品数据库无法正常匹配，以致出现样品成分误判或错判的问题。

附图说明

图1为IMS原理示意图；

图2为1μL100ppm梯恩梯、硝酸铵用离子迁移谱检测，获得的检测信号，用于建立反应离子峰迁移时间为6.64毫秒时对应的标准品数据库；

图3为1μL100ppm梯恩梯、硝酸铵用离子迁移谱检测，获得的检测信号，用于建立反应离子峰迁移时间为4.68毫秒时对应的标准品数据库；

图4为根据反应离子峰的迁移时间判断，自动调取实施例2离子峰的迁移时间为4.68毫秒对应标准品数据库，报警结果为梯恩梯；

具体实施方式

表1为四种不同反应离子峰的迁移时间对应的两种标准品数据库。

序号	反应离子峰对应的迁移时间	梯恩梯	硝酸铵
				1	4.68mS	7.28mS	5.60mS
2	5.28mS	7.40mS	5.88mS
				3	5.48mS	7.52mS	5.93mS
4	6.64mS	9.00mS	6.94mS

实施例1

离子迁移谱检测仪迁移管温度80℃，进样器温度140℃，载气400mL/min，漂气600mL/min，湿度范围为5％，图2是在上述条件下实验。

分别取1μL100ppmTNT、硝酸铵炸药滴加于取样片上，直接用离子迁移谱检测，获得检测信号，建立不同峰迁移时间的反应离子峰的对应的标准品数据库。离子峰的迁移时间为6.64毫秒，硝酸铵的迁移时间为6.94毫秒，梯恩梯的迁移时间为9.00毫秒。

实施例2

离子迁移谱检测仪迁移管温度100℃，进样器温度180℃，载气400mL/min，漂气600mL/min，湿度为0％，图3是在上述条件下实验。

分别取1μL100ppmTNT、硝酸铵炸药滴加于取样片上，直接用离子迁移谱检测，获得检测信号，建立不同峰迁移时间的反应离子峰的对应的标准品数据库。离子峰的迁移时间为4.68毫秒，硝酸铵的迁移时间为5.60毫秒，梯恩梯的迁移时间为7.28毫秒。

实施例3

实际样品梯恩梯的测试，离子迁移谱检测仪迁移管温度100℃，进样器温度180℃，载气400mL/min，漂气600mL/min。反应离子峰的迁移时间为4.68毫秒，实际样品的迁移时间为7.28毫秒，根据反应离子峰的迁移时间判断，自动调取实施例2离子峰的迁移时间为4.68毫秒对应标准品数据库，报警结果为梯恩梯。见图4。

Claims (7)

1.一种提高离子迁移谱仪识别检测性能的方法，

1)在不同的温度和不同的湿度条件下，标准品进样，建立不同反应离子峰的迁移时间对应的标准品迁移时间的二个以上标准品数据库；

2)确定温度和湿度条件，找出与标准品数据库相同的温度和湿度条件下相同反应离子峰的迁移时间对应的标准品数据库；

用于实际样品检测时的定性判断：实际样品进样，获得样品迁移时间，若样品迁移时间与对应的标准品数据库中标准品迁移时间相同，则证明样品与对应的标准品为相同物质，否则则为没有相同物质或为不同物质。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述温度包括迁移管温度和进样口温度，不同的温度条件是指在迁移管温度范围内的二个以上的不同温度、分别与在进样口温度范围内的二个以上的不同温度相匹配的条件下；迁移管温度在25-120℃之间；进样口温度在60-180℃之间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：不同的湿度条件是指在载气、或载气和漂气的湿度范围内的二个以上的不同湿度；湿度在0-25％之间。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应离子峰的迁移时间3.60-9.00mS之间。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：标准品TNT峰的迁移时间5.60-9.60mS之间。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：标准品是爆炸物、制毒化学品、环境及工业中的可挥发性有机物中的二种以上。

7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于：标准品具体为梯恩梯、硝酸铵。