CN105223265B - 用于离子迁移谱仪的多通道检测板、检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于离子迁移谱仪的多通道检测板、检测系统及检测方法,用于提升离子迁移谱仪的分辨率和灵敏度，包括多通道离子检测板、电流/电压转换模块、AD转换模块以及附属模块；所述的多通道检测板的离子接收面有一个圆形接收面和多个半径按一定规律变化的环状接收面，输出连接到电流/电压变换模块的输入端；所述电流/电压变换模块以电容积分形式进行变换，采用的运放为精密交换式集成器跨阻放大器IVC102，电流/电压变换模块输出连接到AD转换模块的输入端；AD转换模块的输出为可供后续处理的数字信号，AD转换模块采用8通道AD转换芯片AD7608；所述附属模块包括电源模块、微控制器MCU、声光报警等；此外，还公开了提高灵敏度和分辨率的补偿算法。

Description

用于离子迁移谱仪的多通道检测板、检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及离子迁移谱技术领域，尤其涉及一种用于离子迁移谱仪的多通道检测板、检测系统及检测方法。

背景技术

离子迁移谱技术(ion mobility spectrometry,IMS)是在20世纪70年代初出现的一种新的气相分离和检测技术。其核心思想是以离子迁移时间的差异来对不同的物质进行区分，采用离子迁移谱技术的仪器检测灵敏度非常高，可检测到纳克级(1ng＝10-9kg)甚至是皮克级(1pg＝10-12kg)的物质，采用该技术的仪器可检测化学战剂、毒品、爆炸物和大气污染物等物质，在机场安检、战地勘查、环境监测、工业生产等方面有着重要应用。

在采用离子迁移谱技术的仪器中，内部有重要部件——离子迁移管。离子迁移管中分布有电场，其电场大小E通常选为150～1000V/cm之间的某一定值，如300V/cm，离子可在电场作用下发生迁移。在实际应用中，绝大多数仪器采用单一式离子检测板来检测脉冲离子电流大小。如附图一，左图(a)为离子迁移管接收部分，60为迁移离子，6为离子接收板；右图(b)为常用的离子接收板，即单一式离子接收板，61为离子迁移管外径，62为离子迁移管内径，63为离子接收面。然而，由于离子迁移管难以做到完全对称，且其内部分布电场并不是匀强电场，采用单一式离子检测板检测到的脉冲离子电流的谱峰是很宽的，而且脉冲电流幅值也较小，这样会影响这类仪器的灵敏度和分辨率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于离子迁移谱仪的多通道检测板、检测系统及检测方法，可以提高离子迁移谱仪的灵敏度和分辨率。

一种用于离子迁移谱仪的多通道检测板，该检测板的基板采用绝缘材料制成，基板的正面中部设置有多通道检测面，边缘设置正面信号地；

所述多通道检测面由一个位于中心的圆形子检测面以及处于圆形子检测面外围的N个同心圆环形的子检测面构成；两两子检测面之间互相绝缘；所述N至少为1；

所述检测板的基板反面的边缘设置有与正面信号地电连接的反面信号地；正面的每一个所述子检测面在基板的反面均对应设置一个与其电连接的信号引出点。

较佳的，所述基板采用聚四氟乙烯制成。

较佳的，所述正面信号地和反面信号地通过在所述基板表面敷铜后镀金形成。

较佳的，正面信号地和反面信号地之间以及子检测面与对应的信号引出点之间的电连接均通过过孔实现。

一种基于多通道检测板的检测系统，包括电流电压转换模块、AD转换模块以及附属模块；

所述电流电压转换模块从所述检测板的各个信号引出点接收离子迁移谱仪输出的各路电流信号，即为脉冲离子电流，并将各路脉冲离子电流采用电容积分的方式转换为电压信号；

所述AD转换模块将从电流电压转换模块接收的各路脉冲离子电流的模拟形式转换为数字形式；

所述附属模块从所述AD转换模块接收各路脉冲离子电流后，得到平均电流；同时，计算离子迁移谱仪中离子从离子门迁移到各个子检测面上的迁移时间后，得到离子的平均迁移时间；根据平均电流和平均迁移时间确定输入到离子迁移谱仪的待测物质的浓度和物质成分。

较佳的，所述电流电压转换模块采用N+1个跨阻放大器IVC102；所述多通道离子检测板的N+1个信号引出点输出的脉冲离子电流分别连接至N+1个IVC102的输入引脚3；IVC102的引脚3与用户从引脚4、引脚5或引脚6中选择的其中一个引脚短路连接；输出端连接到AD转换模块；引脚12为复位引脚，接收所述附属模块发送的复位信号；引脚1连接电源地，引脚14连接+12V，引脚9接-12V，引脚2、5、6、7、8、11悬空。

较佳的，所述的AD转换模块采用18位8通道同步采样芯片AD7608；

AD7608的引脚49、51、53、55、57、59、61、63为模拟形式的脉冲离子电流信号的输入端；

引脚50、52、54、56、58、60、62、64为信号地，连接到电源地；

AD7608的引脚6通过电阻R2连接+3.3V以选择串行输出模式；

引脚3、4、5分别通过电阻与数字地连接，以选取无过采样模式；

引脚7通过电阻R7连接+3.3V，使得AD7608工作于正常工作模式而非待机和关断模式；

引脚8通过电阻R1连接+3.3V，使得AD7608可采集电压范围为-10V～+10V；

引脚11通过电容C7连接+3.3V，同时通过电阻R3接地，以保证上电时电容充电并由充电时电阻R3端电压提供复位信号；

引脚12连接附属模块并由其提供时钟信号，引脚13连接附属模块并由其提供片选信号，引脚14连接附属模块并向附属模块传输繁忙指示信号；引脚24与引脚25为A通道和B通道，为AD转换后的数据输出端，连接附属模块；引脚9脚与引脚10相连并由附属模块提供所述A通道和B通道转换开始信号。

一种基于多通道检测板的物质浓度检测方法，包括：

步骤1、根据N+1个信号引出点输出的脉冲离子电流，以及N+1个子检测面的面积，对实际检测的脉冲离子电流进行归一化处理：

式中，n表示从内到外子检测面的序号，n＝1,2,...N；I'_n为第n个子检测面上归一化后的脉冲离子电流值，S₁为中心圆形子检测面的面积，S_n为第n个子检测面的面积，I_n为从第n个信号引出点实际检测到的电流。

步骤2、对归一化后的各路脉冲离子电流求均值，得到平均脉冲离子电流大小，用以检测输入到离子迁移谱仪的待测物质的浓度。

一种基于多通道检测板的物质成分检测方法，具体步骤如下：

步骤1、控制离子迁移谱仪中的离子迁移管处于工作状态，从进气口通入背景试剂，背景试剂在放射源的作用下，在反应区形成离子，离子在电场作用下发生迁移，直到迁移到离子迁移管中的离子门，此时，关闭离子门；

步骤2、为每一个子检测面设置一个计时器；打开离子门，同时启动各个计时器；当离子到达子检测面时，停止相应的计时器，得到各个子检测面上离子的迁移时间；以中心圆形子检测面检测到的离子迁移时间为基准时间，则其它各子检测面对应的修正系数Z_n为：其中，t_n为第n个子检测面上的离子迁移时间，n＝1,2,...N；t₁为中心圆形子检测面上的离子迁移时间；

步骤3、重复1-2步，经过多次平均后得到子检测面上的时间修正系数

步骤4、通入待检测的化学物质，根据步骤1和2的方法测得各个检测面上的离子迁移时间，并对离子迁移时间进行归一化处理：

其中，t_An为第n子检测面上的离子迁移时间；

步骤5、计算各个子检测面上的平均离子迁移时间，由此确定物质的物质成分。

较佳的，所述离子门开启时间控制在100us～500us之间。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明将单一式离子检测板改进为多通道检测板，并在多通道检测板的基础上设计了检测系统，可检测不同位置处的离子脉冲电流以及离子迁移时间，最终根据电流均值和离子迁移时间均值获得待测试剂的浓度和物质成分，提高了检测信号的信噪比、灵敏度和分辨率；

(2)本发明的检测方法基于多通道检测面，得到各检测面对应的离子迁移时间，进而得到迁移时间的修正值，作为修正系数，用该修正系数对待测物质的迁移时间修正后，再确定物质的成分，可提高检测的正确率。

附图说明

图1为现有的单一式离子检测板示意图；

图2为现有的离子迁移管结构示意图；

图3(a)为离子迁移管内电场强度分布示意图；

图3(b)为离子迁移管内检测脉冲电流强度示意图；

图4(a)为本发明的多通道离子检测板正面结构示意图；

图4(b)为本发明的多通道离子检测板反面结构示意图；

图5为电流/电压变换模块和AD转换模块电路连接图；

图6为附属模块结构示意图。

其中，1-进气口，2-放射源，3-电极片，4-离子门，5-出气口，6-离子检测板，60-迁移离子，61-离子迁移干外径，62-离子迁移管内径，63-离子接受面，71-安装孔，72-正面信号地，73-多通道检测面，74-正面绝缘面，75-反面信号地，76-信号引出点，77-反面绝缘面，78-反面信号地引出点。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

一般离子迁移谱仪的离子迁移管如附图2所示：1为进气口，2为Ni63放射源，3为电极片，4为离子门，5为出气口，6为离子检测板。待检测气体由进气口1进入反应区后，在Ni63放射源2的作用下，在反应区形成正离子或负离子；电极片3有电压并按一定梯度增加或者降低，从而形成电场；正离子或负离子在电场作用下发生迁移，当离子门4关闭时，迁移的离子直接撞击到离子门，此时迁移区内没有离子。当离子门4开启时，离子在电场作用下迁移至离子检测板6，气体则由出气口5排出。在电场较低(E＜1000V/cm)的情况下，离子平均迁移速率v与电场强度E满足如下关系：

v＝K×E (1)

式中，K为离子迁移率，与该离子和离子迁移管内气体的分子性质有关。当迁移管内压强和温度一定时，K值为一定值。

式(1)表明离子迁移速度取决于离子迁移管内部电场。离子迁移管内部电场如图3(a)，纵坐标E代表电场大小，横坐标x表示测试点与迁移管上壁的距离。理想离子迁移管的电场分布图中的B曲线，即电场强度为一定值；然而，由于制造工艺限制，离子迁移管实际的内部电场分布如左图中的A曲线，为一浴盆状曲线，即靠近两壁的电场稍弱，中心电场稍强。由于电场的差异，相同的离子在迁移过程中，靠近离子迁移管两壁的离子迁移速度慢一些，靠近中心位置的离子迁移的快一些，这样就使得相同的离子到达离子检测板的时间不一致，离子检测板检测到的脉冲电流半峰宽相比理想情况下更宽，幅值却比理想情况小，如图3(b)所示。采用多通道检测结合修正算法则可以有效地提高检测灵敏度和分辨率。

多通道离子检测板如图4所示，(a)为正面，(b)为反面；为了提高输入电阻，多通道离子检测板采用高绝缘系数材料聚四氟乙烯(特氟龙)制作，其中71为安装孔，共四个；72为正面“信号地”，表面敷铜后镀金，镀金可减小等效电阻，提高信号质量；73为多通道检测面即为离子接收面，在制作工艺许可的情况下，可按要求设计若干路，本实施例采用8路，即由7个面积近似的环状面和一个圆形面组成，多通道检测面73表面敷铜后镀金；4为正面绝缘部面，可将“信号地”、7个环状面、一个圆形面互相隔离，保证不相互影响；75为反面信号地,与大地连接，反面信号地75通过表面敷铜后镀金形成，正面信号地72和反面信号地75之间通过“过孔”连接；76为信号引出点，共8个，与正面的8个子检测面也通过“过孔”连接；77为反面绝缘面，起隔离作用；78为反面信号地引出点。

多通道离子检测板的多通道检测面73，由于7个面积近似的环状面和一个圆形面的面积不同，在迁移离子完全一致的情况下，接受到的脉冲离子电流大小与各路检测面的面积成正比，在后续数据处理过程中，需对实际检测的脉冲离子电流进行归一化处理，处理公式如下：

式中，I'_n为第n个通道归一化后的脉冲电流值，K_n为归一化系数，S₁为中心圆形面的面积，S_n为第n个检测面的面积，I_n为第n个通道实际检测到的电流。按附图三设计的离子检测面的脉冲离子电流归一化系数K_n推导如下：圆形检测面半径为10mm，八路离子接收面的间隔均为1mm，七路环形检测面宽为3mm。假设环形检测面内径为rn,n-1，外径为rn，面积为Sn，八路环形检测面的内外径及面积如附表一所示，其中：

r_1,0＝0 (3)

r_n,n-1＝4n+3，n＝2,3,…,8 (4)

r_n＝4n+6 (5)

S₁＝100π (6)

表1、8路离子接收面相关参数

本发明还提供了一种基于多通道检测板的检测系统，包括电流电压转换模块、AD转换模块以及附属模块；

电流电压转换模块从所述检测板的(N+1)个信号引出点接收离子迁移谱仪输出的(N+1)路电流信号，即为脉冲离子电流，并将各路脉冲离子电流采用电容积分的方式转换为电压信号；

AD转换模块将从电流电压转换模块接收的(N+1)路脉冲离子电流的模拟形式转换为数字形式；

附属模块从所述AD转换模块接收各路脉冲离子电流后，得到平均电流；同时，计算离子迁移谱仪中离子从离子门迁移到各个子检测面上的迁移时间后，得到离子的平均迁移时间；根据平均电流和平均迁移时间确定输入到离子迁移谱仪的待测物质的浓度和物质成分。

具体的，电流电压变换模块采用精密交换式集成器跨阻放大器IVC102，由于离子迁移谱仪中离子电流值非常小，一般为10-9A～10-11A，而IVC102结合不同的积分电容则可精确测量到这个级别的脉冲离子电流。如附图5，IVC102内置三种积分电容C1(10pF)、C2(30pF)、C3(60pF)，分别对应IVC102的4、5、6脚，此处选择积分电容C1，即多通道离子检测板的八路输出端分别连接至8个IVC102的输入引脚3，IVC102的引脚3与引脚4短路连接；引脚10为输出引脚，输出引脚连接到AD转换模块；引脚12为复位引脚，可将IVC102的输出复位，防止积分饱和，复位信号由主控制器(MCU)提供；引脚1连接电源地，引脚14连接+12V，引脚9接-12V，引脚2、5、6、7、8、11悬空，IVC102的输出电压U_n可由下式求得，其中Cint为积分电容大小。

AD转换模块采用18位8通道同步采样芯片AD7608。如附图5的AD转换模块，AD7608的引脚49、51、53、55、57、59、61、63为8路模拟信号V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8的输入端，分别连接到8个IVC102的信号输出端，引脚50、52、54、56、58、60、62、64为信号地，连接到电源地；AD7608引脚6通过电阻R2连接+3.3V以选择串行输出模式，引脚3、4、5分别通过R4、R5、R6与数字地连接，以选取无过采样模式；引脚7通过电阻R7连接+3.3V，使得AD7608工作于正常工作模式而非待机和关断模式；引脚8通过电阻R1连接+3.3V，使得AD7608可采集电压范围为-10V～+10V；引脚9脚与引脚10相连并由MCU提供A通道和B通道转换开始信号，11脚通过电容C7连接+3.3V，同时通过电阻R3接地，这样可以保证上电时电容充电并由充电时电阻R3端电压提供复位信号；引脚12连接MCU并由MCU提供时钟信号，引脚13连接MCU并由MCU提供片选信号，引脚14连接MCU并向MCU传输繁忙指示信号；引脚24与引脚25为A通道和B通道，为AD转换后的数据输出端，连接MCU，按时钟先后分别输出V1、V2、V3、V4和V5、V6、V7、V8经过AD转换后的结果；引脚34通过电阻R8接地以选取外部基准电压；引脚42外接由ADR421提供的2.5V基准电压，并通过C10与引脚43即基准电压接地脚连接，引脚44和引脚45连接并通过去耦电容C9连接到电源地；引脚36和引脚39分别通过电容C1和C2与电源地连接，引脚1、37、38和48脚连接+5V，并对地连接有电容C3、C4、C5和C6；引脚2、26、40、4146、47脚接电源地，23脚连接+3.3V并通过电容C8去耦至数字地，引脚35也连接至数字地；电源地与数字地通过R9连接。此外，外部基准电压芯片ADR421的2脚接至+5V，与电源地之间串联有去耦C11和C12至，引脚4连接电源地；引脚6为输出引脚，与电源地之间连接有电容C13。

电流电压变换模块与AD转换模块的连接图如附图6所示。结合附图5和附图6说明如下：多通道离子检测板检测到电流脉冲后，通过8路引线分别接至8个IVC102的输入端，经过电流/电压变换后，输出的8路电压信号分别连接至AD7608的8路通道V1—V8，经过AD变换，AD7608的24脚和25脚分别输出对应的8路数字信号供MCU做后续处理。

附属模块包括电源模块、微控制器(MCU)、声光报警等，如附图6所示。其中电源模块提供+12V、-12V、+5V、+3.3V电源；MCU提供IVC102的片选信号IVC_RST，提供AD7608的片选信号CS、转换开始信号CVST及时钟信号SCLK，同时接收AD7608传递过来的转换结果DOUTA、DOUTB及繁忙指示信号BUSY；声光报警部分在数据传输错误或者工作异常时发出声光报警。

本发明还提供了一种物质浓度检测方法，MCU通过AD转换可得到实时采集的电压信号数据U_n，对式(8)进行微分处理，离子检测板检测到的电流大小可表示为：

求出各通道的电流大小后，按照公式2以及表1给出的参数进行归一化处理，然后用算术平均法求出平均脉冲离子电流大小。计算公式如下：

式中，n应取8，理论上讲，只要在制作工艺许可的情况下，可以提高通道数量，这样可以进一步提升分辨率和灵敏度。

求出脉冲离子电流的平均大小后，还需要采用补偿法修正离子迁移的时间。修正方法如下：

①让离子迁移管处于工作状态，通入背景试剂(用于离子迁移谱仪校准的化学物质)，背景试剂在Ni63放射源的作用下，在反应区形成离子，离子在电场作用下发生迁移，直到迁移到离子门4；此时，MCU(微处理器)关闭离子迁移管中的离子门4，离子迁移管的迁移区没有离子迁移，多通道离子接收板检测检测不到电流信号；

②MCU(微处理器)打开离子迁移管中的离子门4，开启时间为100us～500us的某一值，同时启动计时，每个子检测面对应一个计时器；此时离子迁移管的迁移区有离子，离子经过一段时间迁移后，到达了多通道离子接收板，此时，停止计时，得到迁移时间t；由于离子迁移管内部电场的差异，不同的通道检测到离子撞击的时间是不一样的，令t_n为第n通道检测的离子迁移时间，并以中心圆形检测面检测到的离子迁移时间为基准时间。则其它通道的修正系数Zn应为：

③重复第①和②步，经过多次平均后的到各个通道的时间修正系数

④得到修正系数后，下次通入其它化学物质(非背景试剂)时，设该化学物质名称为A，第n通道的离子迁移时间t_An，各个通道的离子迁移时间需进行归一化处理，归一化公式如下：

⑤计算平均离子迁移时间。平均离子迁移时间计算公式如下：

⑥根据公式(10)和公式(13)得到补偿修正后的平均脉冲离子电流大小和平均离子迁移时间后，则可根据两者确定物质的大致浓度和物质成分。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于离子迁移谱仪的多通道检测系统，其特征在于，包括检测板、电流电压转换模块、AD转换模块以及附属模块；

所述检测板的基板采用绝缘材料制成，基板的正面中部设置有多通道检测面(73)，边缘设置正面信号地(72)；

所述多通道检测面(73)由一个位于中心的圆形子检测面以及处于圆形子检测面外围的N个同心圆环形的子检测面构成；两两子检测面之间互相绝缘；所述N至少为1；

所述检测板的基板反面的边缘设置有与正面信号地(72)电连接的反面信号地(75)；正面的每一个所述子检测面在基板的反面均对应设置一个与其电连接的信号引出点(76)；

所述电流电压转换模块从所述检测板的各个信号引出点(76)接收离子迁移谱仪输出的各路电流信号，即为脉冲离子电流，并将各路脉冲离子电流采用电容积分的方式转换为电压信号；

所述AD转换模块将从电流电压转换模块接收的各路脉冲离子电流的模拟形式转换为数字形式；

所述附属模块从所述AD转换模块接收各路脉冲离子电流后，得到平均电流；同时，计算离子迁移谱仪中离子从离子门(4)迁移到各个子检测面上的迁移时间后，得到离子的平均迁移时间；根据平均电流和平均迁移时间确定输入到离子迁移谱仪的待测物质的浓度和物质成分；

所述电流电压转换模块采用N+1个跨阻放大器IVC102；所述多通道离子检测板的N+1个信号引出点(76)输出的脉冲离子电流分别连接至N+1个IVC102的输入引脚3；IVC102的引脚3与用户从引脚4、引脚5或引脚6中选择的其中一个引脚短路连接；输出端连接到AD转换模块；引脚12为复位引脚，接收所述附属模块发送的复位信号；引脚1连接电源地，引脚14连接+12V，引脚9接-12V，引脚2、5、6、7、8、11悬空。

2.如权利要求1所述的一种用于离子迁移谱仪的多通道检测系统，其特征在于，所述基板采用聚四氟乙烯制成。

3.如权利要求1所述的一种用于离子迁移谱仪的多通道检测系统，其特征在于，所述正面信号地(72)和反面信号地(75)通过在所述基板表面敷铜后镀金形成。

4.如权利要求1所述的一种用于离子迁移谱仪的多通道检测系统，其特征在于，正面信号地(72)和反面信号地(75)之间以及子检测面与对应的信号引出点(76)之间的电连接均通过过孔实现。

5.如权利要求1所述的一种用于离子迁移谱仪的多通道检测系统，其特征在于，所述的AD转换模块采用18位8通道同步采样芯片AD7608；

AD7608的引脚49、51、53、55、57、59、61、63为模拟形式的脉冲离子电流信号的输入端；

引脚50、52、54、56、58、60、62、64为信号地，连接到电源地；

AD7608的引脚6通过电阻R2连接+3.3V以选择串行输出模式；

引脚3、4、5分别通过电阻与数字地连接，以选取无过采样模式；

引脚7通过电阻R7连接+3.3V，使得AD7608工作于正常工作模式而非待机和关断模式；

引脚8通过电阻R1连接+3.3V，使得AD7608可采集电压范围为-10V～+10V；

引脚11通过电容C7连接+3.3V，同时通过电阻R3接地，以保证上电时电容充电并由充电时电阻R3端电压提供复位信号；

引脚12连接附属模块并由其提供时钟信号，引脚13连接附属模块并由其提供片选信号，引脚14连接附属模块并向附属模块传输繁忙指示信号；引脚24与引脚25为A通道和B通道，为AD转换后的数据输出端，连接附属模块；引脚9脚与引脚10相连并由附属模块提供所述A通道和B通道转换开始信号。

6.一种基于权利要求1至5中任意一个所述的多通道检测系统的物质浓度检测方法，其特征在于，包括：

步骤1、根据N+1个信号引出点输出的脉冲离子电流，以及N+1个子检测面的面积，对实际检测的脉冲离子电流进行归一化处理：

<mrow> <msubsup> <mi>I</mi> <mi>n</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </msub> <msub> <mi>S</mi> <mi>n</mi> </msub> </mfrac> <msub> <mi>I</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>,</mo> </mrow>

式中，n表示从内到外子检测面的序号，n＝1,2,...N；I'_n为第n个子检测面上归一化后的脉冲离子电流值，S₁为中心圆形子检测面的面积，S_n为第n个子检测面的面积，I_n为从第n个信号引出点实际检测到的电流；

步骤2、对归一化后的各路脉冲离子电流求均值，得到平均脉冲离子电流大小，用以检测输入到离子迁移谱仪的待测物质的浓度。

7.一种基于权利要求1的多通道检测系统的物质成分检测方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1、控制离子迁移谱仪中的离子迁移管处于工作状态，从进气口(1)通入背景试剂，背景试剂在放射源(2)的作用下，在反应区形成离子，离子在电场作用下发生迁移，直到迁移到离子迁移管中的离子门(4)，此时，关闭离子门(4)；

步骤2、为每一个子检测面设置一个计时器；打开离子门(4)，同时启动各个计时器；当离子到达子检测面时，停止相应的计时器，得到各个子检测面上离子的迁移时间；以中心圆形子检测面检测到的离子迁移时间为基准时间，则其它各子检测面对应的修正系数Z_n为：其中，t_n为第n个子检测面上的离子迁移时间，n＝1,2,...N；t₁为中心圆形子检测面上的离子迁移时间；

步骤3、重复1-2步，经过多次平均后得到子检测面上的时间修正系数

步骤4、通入待检测的化学物质，根据步骤1和2的方法测得各个检测面上的离子迁移时间，并对离子迁移时间进行归一化处理：

<mrow> <msubsup> <mi>t</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mi>n</mi> </mrow> <mo>&amp;prime;</mo> </msubsup> <mo>=</mo> <mover> <msub> <mi>Z</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>&amp;OverBar;</mo> </mover> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> </mrow>

其中，t_An为第n子检测面上的离子迁移时间；

步骤5、计算各个子检测面上的平均离子迁移时间，由此确定物质的物质成分。

8.如权利要求7所述的物质成分检测方法，其特征在于，所述离子门(4)开启时间控制在100us～500us之间。