CN109521081A - 多功能离子迁移谱仪装置 - Google Patents
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Abstract
本公开的实施例提供一种离子迁移谱仪装置。离子迁移谱仪装置包括：离子迁移谱仪、采样装置以及采样和循环气路。采样装置包括固体样品解吸装置和气体采样装置，其中固体样品解吸装置配置成将固体样品处理成包含固体样品的第一混合气体，气体采样装置配置成将气体样品处理成包含气体样品的第二混合气体。所述采样和循环气路能够将该第一混合气体和/或第二混合气体送入离子迁移谱仪用于检测。
Description
技术领域
本公开的实施例涉及毒品、爆炸物，化学战剂，工业危化品、检验检疫的应用领域，特别涉及一种离子迁移谱仪装置。
背景技术
离子迁移谱仪(Ion mobility spectrometry，IMS)具有便携、快速、灵敏及可产业化等优点，广泛应用于军事、国防、工业、环境和临床诊断等领域。但是由于检测环境中其他复杂基质如水汽等的干扰，大大限制了它的识别定性能力以及定量能力。
发明内容
本发明的一方面提供一种离子迁移谱仪装置，包括：
离子迁移谱仪，配置用于检测样品；
采样装置，配置用以采集样品并输出包含样品的混合气体；以及
采样和循环气路，配置成能够将采样装置与所述离子迁移谱仪连通，以便将采样装置输出的包含样品的混合气体导入至所述离子迁移谱仪用于检测，并且能够将离子迁移谱仪排出的气体的至少部分送回至所述采样装置中的至少一部分和/或所述离子迁移谱仪；
其中，采样装置包括固体样品解吸装置和气体采样装置，其中固体样品解吸装置配置成将固体样品处理成包含固体样品的第一混合气体，气体采样装置配置成将气体样品处理成包含气体样品的第二混合气体；
所述采样和循环气路配置成：能够将该第一混合气体和/或第二混合气体送入离子迁移谱仪用于检测。
在一个实施例中，离子迁移谱仪包括离子迁移谱仪第一入口和离子迁移谱仪第二入口；
所述采样和循环气路配置成：能够将该第一混合气体通过离子迁移谱仪第一入口送入离子迁移谱仪用于检测；和，能够将气体采样装置的第二混合气体通过离子迁移谱仪第二入口送入离子迁移谱仪用于检测。
在一个实施例中，所述采样和循环气路包括外循环子气路和内循环子气路，所述外循环子气路配置成将离子迁移谱仪排出的气体过滤，过滤后的气体一部分送至所述采样装置，然后再经过离子迁移谱仪第一入口和/或离子迁移谱仪第二入口回到所述离子迁移谱仪；
所述内循环子气路将所述过滤后的气体的另一部分送回至所述离子迁移谱仪，其中离子迁移谱仪包括第一循环入口和/或第二循环入口，所述过滤后的气体的另一部分通过第一循环入口和/或第二循环入口送入离子迁移谱仪。
在一个实施例中，所述外循环子气路和内循环子气路具有共同气路部分，所述共同气路部分包括泵，配置成在所述采样和循环气路中驱动气体离开所述离子迁移谱仪，在所述采样和循环气路中流动。
在一个实施例中，所述共同气路部分包括具有一定气体容积的第一缓冲罐，第一缓冲罐布置在所述采样和循环气路中并位于所述离子迁移谱仪和所述泵之间，第一缓冲罐配置成与所述离子迁移谱仪连通以便接收从所述离子迁移谱仪排出的气体。
在一个实施例中，所述共同气路部分还包括具有一定气体容积的第二缓冲罐，配置成接收从所述泵排出的气体。
在一个实施例中，所述共同气路部分还包括用于过滤/净化气体的循环过滤器，设置在所述泵和所述第二缓冲罐之间并且配置成接收从所述泵排出的气体。
在一个实施例中，所述共同气路部分还包括补气和泄气气路，设置在所述采样和循环气路中通过三通阀与所述泵连通，使得来自所述泵的气体的一部分能够从所述补气和泄气气路排出离子迁移谱仪装置，并且所述补气和泄气气路能够通过所述三通阀将外部气体送入所述采样和循环气路中的所述循环过滤器。
在一个实施例中，所述离子迁移谱仪还包括第一出口和/第二出口，配置用于排出离子迁移谱仪内的气体并且与所述第一缓冲罐流体连通；并且
所述内循环子气路的共同气路部分配置成使得由所述离子迁移谱仪的第一出口和/第二出口排出的气体至少顺次经过所述第一缓冲罐、所述过滤器、所述泵以及所述第二缓冲罐，所述内循环子气路进一步配置成，将来自第二缓冲罐的气体的一部分通过所述离子迁移谱仪的第一循环入口和/或第二循环入口被送入所述离子迁移谱仪。
在一个实施例中，所述采样和循环气路还包括管道连接件，与第二缓冲罐连接，以便所述第二缓冲罐排出的气体的一部分进入所述管道连接件，经过所述管道连接件的气体的至少一部分进入所述外循环子气路，能够被送入固体样品解吸装置和/或气体采样装置。
在一个实施例中，所述管道连接件为四通，经过所述四通的气体的一部分在校准气路阀门开启时能够被送入校准气路，校准气路被配置成对来自所述四通的气体进行痕量校准剂添加处理以得到校准气体；
所述校准气路能够与所述外循环子气路流体连通，以便在校准过程中，从所述气体采样装置进入离子迁移谱仪的气体流路被断开，所述校准气体被送至所述离子迁移谱仪。
在一个实施例中，所述校准气路包括标定部，配置成提供校准剂以便与来自第二缓冲罐的经过净化的气体混合而形成为所述校准气体。
在一个实施例中，所述外循环子气路包括第一外循环子气路部分和第二外循环子气路部分，所述第一外循环子气路部分包括采样管，采样管位于固体样品解吸装置和气体采样装置之间。
在一个实施例中，经过所述管道连接件的气体的一部分进入第一外循环子气路部分，被送往采样管；经过所述管道连接件的气体的另一部分进入第二外循环子气路部分，被送往固体样品解吸装置。
在一个实施例中，所述气体采样装置通过第一二位三通阀连接至所述第一外循环子气路部分，能够通过所述第一二位三通阀控制所述第一外循环子气路部分处于与气体采样装置断开并且能够允许气体在所述第一外循环子气路部分中循环回到离子迁移谱仪的状态，或能够通过所述第一二位三通阀控制所述第一外循环子气路部分处于将来自所述气体采样装置的第二混合气体送入所述离子迁移谱仪同时停止将来自所述离子迁移谱仪且被净化后的气体循环送回所述离子迁移谱仪的状态。
在一个实施例中，经过所述管道连接件的气体的一部分进入第一外循环子气路部分，被送往所述采样管；经过所述管道连接件的气体的另一部分进入第二外循环子气路部分，被送往固体样品解吸装置。
在一个实施例中，固体样品解吸装置包括热解吸进样部，被配置为通过升高温度使得固体样品从吸附或粘附的承载体上脱离成为气态固体颗粒或气体分子，所述第二外循环子气路部分的一部分通过半透膜与所述热解吸进样部气体连通，使得所述热解吸进样部的固体样品分子能够通过半透膜进入所述第二外循环子气路部分，被送入所述离子迁移谱仪。
在一个实施例中，热解吸进样部包括热解吸进样口，固体样品由热解吸进样口送入热解吸进样部，并且热解吸进样口能够通过解吸进样口堵头密封。
在一个实施例中，热解吸进样部还包括第一清洁气开口和第二清洁气开口，气体能够通过第一清洁气开口和第二清洁气开口流过热解吸进样部以便清洁热解吸进样部。
在一个实施例中，离子迁移谱仪装置还包括清洁气路，配置成允许清洁气体流过所述固体样品解吸装置和所述气体采样装置，
所述清洁气路包括清洁泵，被构造成能够从所述固体样品解吸装置抽吸气体，从而使清洁气体从所述气体采样装置流入，然后从所述固体样品解吸装置流出；或者构造成能够驱使清洁气体进入所述固体样品解吸装置，并流过所述气体采样装置。
在一个实施例中，从固体样品解吸装置的所述第一清洁气开口进入所述固体样品解吸装置，从所述第二清洁气开口流出，或者配置成能够驱使气体从所述固体样品解吸装置的所述第二清洁气开口进入所述固体样品解吸装置，从所述第一清洁气开口流出，并流过所述气体采样装置。
在一个实施例中，在清洁时，所述第二二位三通阀的端口1与第一外循环子气路部分相连，所述第二二位三通阀的端口0与第一外循环子气路部分的连接被断开，第一二位三通阀的端口1被接通，从而能够清洁所述气体采样装置和所述固体样品解吸装置。
在一个实施例中，所述清洁气路包括：
第三二位三通阀，第三二位三通阀包括第三二位三通阀的端口0和端口1；
配置在所述清洁泵的出气口和第三二位三通阀的端口1之产的用于排出气体的排气管路；和
配置在所述清洁泵的进气口和第三二位三通阀的端口0之间的将清洁气体泵入清洁气路的进气管路；
所述清洁气路具有吹扫清洁模式和反吹扫清洁模式，在吹扫清洁模式下，第三二位三通阀的端口1被接通，清洁泵抽吸作用使得清洁气体由所述进气管路进入清洁气路，并被清洁泵泵入清洁气路，依次经过并清洁固体样品解吸装置和气体采样装置；在反吹扫清洁模式下，第三二位三通阀的端口0被接通，在清洁泵的抽吸作用下，清洁气路中的气体被清洁泵抽离清洁气路，从排气管路排出，清洁气体依次经过并清洁所述气体采样装置和所述固体样品解吸装置。
附图说明
图1示出本公开的一个实施例的一种离子迁移谱仪装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
下面参照附图描述根据本公开的多个实施例。
本公开的实施例提供一种离子迁移谱仪装置，其包括：离子迁移谱仪101，配置用于检测样品；采样装置，配置用以采集样品并输出包含样品的混合气体。离子迁移谱仪装置还可以包括采样和循环气路，配置成将采样装置与所述离子迁移谱仪101流体连通，以便将采样装置输出的包含样品的混合气体导入至所述离子迁移谱仪101用于检测，并且能够将离子迁移谱仪101排出的气体的至少部分送回至所述离子迁移谱仪101和/或所述采样装置。在一个实施例中，离子迁移谱仪101排出的气体可以经过净化之后作为洁净的离子迁移谱仪的进样载气和迁移气。在本实施例中，采样装置包括固体样品解吸装置111和气体采样装置118，其中固体样品解吸装置111配置成将固体样品处理成包含固体样品的第一混合气体，气体采样装置118配置成将气体样品处理成包含气体样品的第二混合气体；所述采样和循环气路配置成：能够将该第一混合气体和/或第二混合气体送入离子迁移谱仪101用于检测。需要说明的是，在采样和循环气路中传递气体，这种气体可以作为载气，将固体样品的颗粒或气体样品带入离子迁移谱仪101中进行检测。为提高离子迁移谱仪101的普适性，本发明提供了不同模式的采样/进样方式以及不同形状的气体采样头。针对诸如高沸点的毒品、爆炸物等颗粒样品可采用取物取样/擦拭采样并用热解吸方式进样。针对化学战剂、工业有毒有害气体、集装箱熏蒸剂及VOC等样品则直接采用吸气取样及进样方式，并设计有可快速更换的且具有不同形状和长度的采样头118(针头状(针对拉链口、包装缝)、吸盘状(针对集装箱通风口)等)以适应不同的采样需求。
根据本公开的一个实施例，离子迁移谱仪101可以包括离子迁移谱仪第一入口1011s和离子迁移谱仪第二入口1011g。所述采样和循环气路配置成能够将该第一混合气体通过离子迁移谱仪第一入口1011s送入离子迁移谱仪101用于检测，将来自气体采样装置118的第二混合气体通过离子迁移谱仪第二入口1011g送入离子迁移谱仪101用于检测。应该知道，离子迁移谱仪第一入口1011s和离子迁移谱仪第二入口1011g配置成将包含样品的混合气体送入离子迁移谱仪101的反应区或电离区实现检测，此处不再详细介绍离子迁移谱仪101的结构。在本实施例中，离子迁移谱仪101可以是单模式迁移管，也可以是双模式迁移管，优选地可以是同方威视技术股份有限公司研制的一体化全陶瓷管，在实施例中我们以双模式迁移管为例进行说明，对于单模式迁移管可略去一支迁移管及其相关气路，其他同理于双模式迁移管，在此不再赘述。
根据本公开的一个实施例，所述采样和循环气路包括外循环子气路和内循环子气路。所述外循环子气路配置成将离子迁移谱仪101排出的气体过滤，过滤后的气体一部分送至固体或气体采样装置，然后再经过离子迁移谱仪第一入口1011s和/或离子迁移谱仪第二入口1011g回到所述离子迁移谱仪101。所述内循环子气路所述过滤后的气体的另一部分送回至所述离子迁移谱仪101，其中离子迁移谱仪101包括第一循环入口1012和/或第二循环入口1013，所述过滤后的气体的另一部分通过第一循环入口1012和/或第二循环入口1013送入离子迁移谱仪101。内循环子气路中可以不包括阀，因而，气体可以在内循环子气路中一直循环。由于内循环子气路的存在，因而气体可以不停止循环，气路中的泵可以不停止运行，因而减少泵的开启和关闭。
如图所示，可以认为所述外循环子气路和内循环子气路具有共同气路部分，所述共同气路部分可以包括泵103A，配置成在所述采样和循环气路中驱动气体离开所述离子迁移谱仪101，在所述采样和循环气路中流动。所述共同气路部分可以包括具有一定气体容积的第一缓冲罐102A，第一缓冲罐布置在所述离子迁移谱仪101和所述泵103A之产并且配置成与所述离子迁移谱仪101流体连通以便接收从所述离子迁移谱仪101排出的气体。所述共同气路部分还可以包括具有一定气体容积的第二缓冲罐102B，配置成接收从所述泵103A排出的气体。所述共同气路部分还可以包括循环过滤器1074用于过滤/净化气体，设置在所述采样和循环气路中的所述泵103A和所述第二缓冲罐之间并且配置成接收从所述泵103A排出的气体。
将外循环子气路和内循环子气路设置为包括共同气路部分是有利的，可以简化整个气路，并且减少部件，减少清洁的工作。
泵103A可以为隔膜泵。泵103A用于驱动离子迁移谱仪101排出的气体离开离子迁移谱仪101，流向下游。
在一个实施例中，在泵103A的抽气端设置有第一缓冲罐102A，在打气端(或进气端)设置有第二缓冲罐102B，可以降低隔膜泵脉冲气流对迁移管信号的影响。还可在硬质的第一缓冲罐102A、第二缓冲罐102B的至少一个面上选用具有伸缩性能好的乳胶膜以增强缓冲效果，如图中第一缓冲罐102A、第二缓冲罐102B的右侧曲线示意示出。气体从离子迁移谱仪101排出，进入第一缓冲罐102A，随后被泵103A抽出，被泵入过滤器1074，随后进入第二缓冲罐102B。
然而，应该理解，在本公开的其他实施例中，可以包括第一缓冲罐102A、第二缓冲罐102B、循环过滤器1074、泵103A中的任一个或多个的组合。
在一个实施例中，所述共同气路部分还包括补气和泄气气路，设置在所述采样和循环气路中通过三通与所述泵103A流体连通，使得来自所述泵103A的气体的一部分能够从所述补气和泄气气路排出离子迁移谱仪装置，并且所述补气和泄气气路能够通过所述三通将外部气体送入所述采样和循环气路的所述循环过滤器1074。例如，在如图所示的实施例中，泵103A泵出的气流在三通104处，一部分气体通过补气和泄气气路排到整个装置的外部，达到泄气的目的。此外，可以通过补气和泄气气路补充气体到装置中，此时气体的流线相反，外部的洁净气体流入三通104，通过三通104流入下游的部件循环过滤器107-4。补气和泄气气路中可以包括过滤器107-3、水阱过滤器109等部件，保证补气的清洁。
根据本实施例，为降低由于温度变化，环境压力变化以及微量进样等对迁移管内部气压的影响，在泵103A与循环过滤器1074之间设置有三通104。三通104的一端接补气和泄气气路，即三通104连接循环过滤器1074，另一端可以连接补气和泄气气路的过滤器1073、水阱过滤器109等，之后再与外界环境连通。该补气和泄气气路使得离子迁移谱仪101可依据环境、微量采样以及迁移管自身温度等的变化进行自动的补气及泄气，从而实现快速采样、且可降低外界环境对离子迁移谱仪装置的影响，提高分子筛的使用寿命，同时还可保证有毒有害气体被有效吸收。
在一个实施例中，所述离子迁移谱仪101还包括第一出口1014和第二出口1015，配置用于排出离子迁移谱仪101内的气体并且与所述第一缓冲罐流体连通。在离子迁移迁移谱仪的第一出口1014和第二出口1015与第一缓冲罐之间设置有流量控制器106，可方便进行各路气流调节及流量读取。在一个实施例中，所述离子迁移谱仪101可以仅包括一个气体出口。类似地，所述离子迁移谱仪101可以仅包括一个送入包含样品的混合气体的入口。
在一个实施例中，所述内循环子气路的共同气路部分配置成使得由所述离子迁移谱仪101的第一出口1014和/第二出口1015排出的气体至少顺次经过所述第一缓冲罐102A、所述循环过滤器1074、所述泵103A以及所述第二缓冲罐102B，所述内循环子气路进一步配置成，将来自第二缓冲罐102B的气体的一部分通过所述离子迁移谱仪101的第一循环入口1012和/或第二循环入口1013被送入所述离子迁移谱仪101。此处，所述离子迁移谱仪101可以是双模离子迁移谱仪101，第一循环入口1012和第二循环入口1013分别设置在离子迁移谱仪101的两端。在其他实施例中，例如，离子迁移谱仪101是单模，所述离子迁移谱仪101仅包括一个循环入口。
在一个实施例中，所述内循环子气路的共同气路部分还可以配置其他用于过滤、吸震等元件。
在一个实施例中，所述采样和循环气路配置包括管道连接件115和采样管110。
在一个示例中，管道连接件115为四通，四通115与第二缓冲罐连接，采样管110位于固体样品解吸装置111和气体采样装置118之间。所述第二缓冲罐排出的气体除了一部分进入所述内循环子气路部分循环流动，其他的部分进入四通115，经过四通115的气体可以被四通115分别引至采样管110、所述固体样品解吸装置111以及校准气路。也就是经过四通115的气体的一部分进入所述外循环子气路，能够被送入固体样品解吸装置111和/或采样管110。四通115可以将第二缓冲罐与多条气路流体连通，通过气路中的阀实现气体的流动控制，尤其地，可以方便地在气路内部通过控制所述离子迁移谱仪装置进行样品分析或气路的校准。校准气路可包括例如标定部(渗透管)117。
在一个实施例中，采样管110可以为例如复合采样管，复合采样管110为具有加热及保温功能的柔性管，用于存储采集的样品及连通外[胡江海1]循环、校准、长距离采、进样等。
在一个实施例中，外循环子气路包括上述的共同气路部分和四通115以及分别连通所述固体样品解吸装置111和采样管110的气路部分。
校准气路配置成接收来自所述四通115的气体并对气体进行校准处理得到校准气体。校准气路通过第四二位三通电磁阀105-4与所述外循环子气路连通。所述校准气路包括标定部，配置成提供校准剂以便与来自第二缓冲罐的经过净化的气体混合而形成为所述校准气体。所述校准气路与所述外循环子气路流体连通，在校准过程中，被送入所述气体采样装置118的气体流路被断开，所述校准气体经由外循环子气路的一部分(而不是气体采样装置118提供的混合气体)被送至所述离子迁移谱仪101。
为方便仪器校准，在一个实施例中设置在线的内部校准气路，所谓“在线”是指校准在工作气路里。在需对仪器进行校准时，例如电磁通断阀的阀116接通，第四二位三通电磁阀105-4接通至端口1，105-1接通至端口0，105-2接通至端口0，气流经四通115再过电磁通断阀116将从标定部(渗透管)117渗透出的痕量校准剂经第四、第一、第二二位三通电磁阀送入离子迁移谱仪101中，获取校准峰峰位及校准系数，如图所示。在本实施例中，校准可以实现实时校准和不定时校准。实时校准为在进样之后，校准气路立即快速地连通后断开，净化后的气体(即，载气)将痕量标定剂和样品“几乎同时”载入离子迁移谱仪101。
离子迁移谱仪没有校准气路也是完全能够正常工作的，取消校准气路只需要将四通115变成三通，将第四二位三通电磁阀105-4取消替换成直通管即可。
在一个实施例中，所述外循环子气路包括第一外循环子气路部分和第二外循环子气路部分，其中经过四通115的气体的一部分进入第一外循环子气路部分，被送往采样管110；经过四通115的气体的另一部分进入第二外循环子气路部分，被送往固体样品解吸装置111。第一外循环子气路部分和第二外循环子气路部分可以包括前述的共同气路部分，在四通115处，第一外循环子气路部分通往所述采样管110，所述第二外循环子气路部分通往所述固体样品解吸装置111。校准气路可以看作与第一外循环子气路连通。
所述气体采样装置118通过第一二位三通阀105.1连接至所述第一外循环子气路部分，使得能够通过所述第一二位三通阀105-1，控制所述第一外循环子气路部分处于与气体采样装置118气体进样口断开并且能够允许气体在所述第一外循环子气路部分中循环回到离子迁移谱仪101的状态，或控制所述第一外循环子气路部分处于将所述气体采样装置118的第二混合气体送入所述离子迁移谱仪101同时停止将来自所述离子迁移谱仪101且经循环过滤器1074净化的气体循环送回所述离子迁移谱仪101的状态。
在一个实施例中，所述气体采样装置118可以是例如采样头。如图所示，第一外循环子气路部分可以包括四通115，还包括采样管110(例如复合采样管)和第一二位三通电磁阀105-1，采样头118设置在与复合采样管110连接的第一二位三通电磁阀105-1前端，与第一二位三通阀105-1的端口1连接。在一个实施例中，采样头118与第一二位三通电磁阀105-1之间采用卡扣快接，该快接不仅能实现气路连通和密封，还可实现电气连通。采样头118可以是但不限于为具有一定强度的不锈钢管，不锈钢管有加热功能，且在采样金属管最前端设置有微孔滤网，可防止采样过程中灰尘或颗粒堵塞阀门或管道。
在另一个实施例中，气体采样装置可以理解为包括采样头和采样管110，应该理解，这仅是表述的不同，当第一二位三通阀105-1接通端口0的时候，第一外循环子气路部分接通，此时气体采样装置不能采样；当第二二位三通阀105-2的端口1接通时，可以清洁所述气体采样装置，此时可以认为清洁采样头和采样管110。
在一个实施例中，经过四通115的气体的一部分进入第二外循环子气路部分，被送往固体样品解吸装置111。所述固体样品解吸装置111包括热解吸进样部111，被配置为通过升高温度使得固体样品从吸附或粘附的承载体上脱离成为气态固体颗粒或气体分子，所述第二外循环子气路部分的一部分通过半透膜与所述热解吸进样部111气体连通，使得所述热解吸进样部的固体样品分子能够通过半透膜进入所述第二外循环子气路部分，被送入所述离子迁移谱仪101。
在一个实施例中，热解吸进样部111可以包括两个通道，其中第一通道接入到第二外循环子气路部分成为第二外循环子气路的一段，第二通道可以容置粘附或载有固体样品的载体，例如试纸、带等。热解吸进样部111可以加热以便对内置在第二通道的固体样品加热，使得固体样品可以挥发离开载体。
对于高沸点样品，可以使用擦拭纸取样，但不限于采用擦拭纸取样。热解吸进样部111包括热解吸进样口112，固体样品由热解吸进样口112送入热解吸进样部111。例如，先使用擦拭纸擦拭被检测物品，再将擦拭纸插入热解吸进样部111的热解吸进样口112内进行脱附，样品分子经半透膜113后进入第二外循环子气路部分，然后被送入离子迁移谱仪101。在热解吸进样部111的热解吸进样口112的端部还设置有解吸进样口堵头114，用以在不采样的时候密封热解吸进样口112。
热解吸进样部111还包括第一清洁气开口111-1和第二清洁气开口111-2，气体能够通过第一清洁气开口111-1和第二清洁气开口111-2流过热解吸进样部111以便清洁热解吸进样部111。在一个实施例中，也可以认为，热解吸进样部111的第二通道具有两端，所述两端可以分别是第一清洁气开口111-1和第二清洁气开口111-2。
在一个实施例中，离子迁移谱仪装置还包括清洁气路，配置成允许清洁气体流过所述固体样品解吸装置111和所述气体采样装置118，所述清洁气路包括清洁泵103B，配置成能够从所述固体样品解吸装置111抽吸气体，使得气体从所述气体采样装置118流入，从所述固体样品解吸装置111的第一清洁气开口111-1进入所述固体样品解吸装置111，从所述第二清洁气开口111-2流出，或者配置成能够驱使气体从所述固体样品解吸装置111的所述第二清洁气开口111-2进入所述固体样品解吸装置111，从所述第一清洁气开口111-1流出，并流过所述气体采样装置118。在一个实施例中，清洁泵103B可以采用脉冲工作方式，仅在需进行采样或清洁时开启，可以降低整机功耗。
在一个实施例中，所述清洁气路通过第二二位三通阀105-2的端口1连通所述第一外循环子气路部分，与第一外循环子气路部分连接的所述第二二位三通阀105-2的端口0未接通，从而使得接通第二二位三通阀105-2的端口1时清洁气路中的气体能够流动通过所述气体采样装置118和固体样品解吸装置111以便清洁所述气体采样装置118和固体样品解吸装置111，而接通第二二位三通阀105-2的端口0时第一外循环子气路部分被局部接通，清洁气路被断开。
在一个实施例中，所述清洁气路包括：第三二位三通阀105-3，第三二位三通阀105-3包括第三二位三通阀105-3的端口0和端口1；配置在所述清洁泵的出气口和第三二位三通阀105-3的端口1之间的用于排出气体的排气管路；配置在所述清洁泵的进气口和第三二位三通阀105-3的端口0之间的将清洁气体泵入清洁气路的进气管路。因而，所述清洁气路具有吹扫清洁模式和反吹扫清洁模式，在吹扫清洁模式下，第三二位三通阀105-3的端口1被接通，清洁泵抽吸作用使得清洁气体由所述进气管路进入清洁气路，并被清洁泵泵入清洁气路，依次经过并清洁固体样品解吸装置111和气体采样装置118；在反吹扫清洁模式下，第三二位三通阀105-3的端口0被接通，在清洁泵的抽吸作用下，清洁气路中的气体被清洁泵抽离清洁气路，从排气管路排出，清洁气体依次经过并清洁所述气体采样装置118和所述固体样品解吸装置111。
下面说明图中的离子迁移谱仪装置的工作。
由于内循环子气路的存在，可以启动泵103A，气体(载气)在内循环子气路中循环，即从离子迁移谱仪101排出的气体经由流量控制器106进入第一缓冲罐102A，随后气体被抽入泵103A，在经由泵103A排入三通104，当不需要泄气或补气的时候，气体进入循环过滤器1074，经过过滤后气体进入第二缓冲罐102B，随后第二缓冲罐102B中的气体一部分通过管路被送至离子迁移谱仪101的第一循环入口10121012和/或第二循环入口1013，进入离子迁移谱仪101。
当整个系统需要补气或泄气时，来自泵103A的气体经由三通104被排出到外界；或者，外界的清洁气体从水阱过滤器109、过滤器107-3送至三通，在三通处气体由于泵103A提供的压力而向循环过滤器1074流动，从而完成补气。
在离子迁移管工作期间，泵103A可以不停止运行。这是有利的，可以减少泵启停带来的不稳定和振动；并且使用方便。
第二缓冲罐102B中的气体还有一部分通入四通115，从而气体被分别通过第一外循环子气路部分和第二外循环子气路部分送至所述采样管110和固体样品解吸装置111。在第一外循环子气路部分，气体经过第四二位三通阀105-4后，通过管路流至第一二位三通阀105-1，当第一二位三通阀的端口0接通时，气体被送至采样管110，随后经由管路被送至离子迁移谱仪第一入口1011s，完成气体的外循环；当第一二位三通阀105-1的端口1接通时，第一外循环子气路部分被断开。在第二外循环子气路部分，气体气体经过第四二位三通阀105-4后，通过管路流至所述固体样品解吸装置111，随后通过离子迁移谱仪第二入口1011g进入离子迁移谱仪101；如果固体样品解吸装置111的热解吸进样部111内正在热解吸固体样品，则固体的分子通过半透膜113进入第二外循环子气路部分被气体载入离子迁移谱仪101中。
在清洁操作时，第一二位三通阀105-1的端口1被接通，清洁气体从气体采样装置118的入口进入气体采样装置118，随后进入采样管110，随后经由第二二位三通阀105-2的端口1被送至固体样品解吸装置111的第一清洁气开口111-1，流过固体样品解吸装置111，从第二清洁气开口111-2流出，经由管路流至第三二位三通阀105-3，进入清洁气路。此时，第三二位三通阀105-3的端口0被接通，气体最后经由清洁泵103B被泵至排气管路，在此过程中，清洁泵103B用于抽吸清洁管路中的气体，清洁管路以反吹扫清洁模式工作。
当第三二位三通阀105-3的端口1被接通，清洁泵103B从进气管路抽气，气体经由第三二位三通阀105-3的端口1被送至所述固体样品解吸装置111，随后经第二二位三通阀105-2、采样管110以及第一二位三通阀105-1进入气体采样装置118，完成清洁过程，此为吹扫清洁模式。
本公开中的离子迁移谱仪装置不仅可实现固体样品的擦拭取样和半透膜进样功能，且还具备气体采样和进样功能，以及还具有痕量气体脉冲采样直接进样功能。脉冲采样的最小取样量仅数微升，以至于采用这种脉冲采样直接进样工作方式的离子迁移谱仪101也能在苛刻实验环境下持久的保持高的洁净度免受外界环境干扰且长期稳定的工作，灵敏度大幅度提升。进一步，气路具备自清洁的功能，可以大大提高离子迁移的工作效率。此外，离子迁移谱仪装置中的校准气路不仅操作方便而且可实现仪器的实时校准，提高了仪器的环境适应性。
虽然本总体专利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，在不背离本总体专利构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本公开的范围以权利要求和它们的等同物限定。
Claims (23)
1.一种离子迁移谱仪装置，包括：
离子迁移谱仪，配置用于检测样品；
采样装置，配置用以采集样品并输出包含样品的混合气体；以及
采样和循环气路，配置成能够将采样装置与所述离子迁移谱仪连通，以便将采样装置输出的包含样品的混合气体导入至所述离子迁移谱仪用于检测，并且能够将离子迁移谱仪排出的气体的至少部分送回至所述采样装置中的至少一部分和/或所述离子迁移谱仪；
其中，采样装置包括固体样品解吸装置和气体采样装置，其中固体样品解吸装置配置成将固体样品处理成包含固体样品的第一混合气体，气体采样装置配置成将气体样品处理成包含气体样品的第二混合气体；
所述采样和循环气路配置成：能够将该第一混合气体和/或第二混合气体送入离子迁移谱仪用于检测。
2.根据权利要求1所述的离子迁移谱仪装置，其中离子迁移谱仪包括离子迁移谱仪第一入口和离子迁移谱仪第二入口；
所述采样和循环气路配置成：能够将该第一混合气体通过离子迁移谱仪第一入口送入离子迁移谱仪用于检测；和，能够将气体采样装置的第二混合气体通过离子迁移谱仪第二入口送入离子迁移谱仪用于检测。
3.根据权利要求2所述的离子迁移谱仪装置，其中所述采样和循环气路包括外循环子气路和内循环子气路，所述外循环子气路配置成将离子迁移谱仪排出的气体过滤，过滤后的气体一部分送至所述采样装置，然后再经过离子迁移谱仪第一入口和/或离子迁移谱仪第二入口回到所述离子迁移谱仪；
所述内循环子气路将所述过滤后的气体的另一部分送回至所述离子迁移谱仪，其中离子迁移谱仪包括第一循环入口和/或第二循环入口，所述过滤后的气体的另一部分通过第一循环入口和/或第二循环入口送入离子迁移谱仪。
4.根据权利要求3所述的离子迁移谱仪装置，其中所述外循环子气路和内循环子气路具有共同气路部分，所述共同气路部分包括泵，配置成在所述采样和循环气路中驱动气体离开所述离子迁移谱仪，在所述采样和循环气路中流动。
5.根据权利要求4所述的离子迁移谱仪装置，其中所述共同气路部分包括具有一定气体容积的第一缓冲罐，第一缓冲罐布置在所述采样和循环气路中并位于所述离子迁移谱仪和所述泵之间，第一缓冲罐配置成与所述离子迁移谱仪连通以便接收从所述离子迁移谱仪排出的气体。
6.根据权利要求5所述的离子迁移谱仪装置，其中所述共同气路部分还包括具有一定气体容积的第二缓冲罐，配置成接收从所述泵排出的气体。
7.根据权利要求6所述的离子迁移谱仪装置，其中所述共同气路部分还包括用于过滤/净化气体的循环过滤器，设置在所述泵和所述第二缓冲罐之间并且配置成接收从所述泵排出的气体。
8.根据权利要求7所述的离子迁移谱仪装置，其中所述共同气路部分还包括补气和泄气气路，设置在所述采样和循环气路中通过三通阀与所述泵连通，使得来自所述泵的气体的一部分能够从所述补气和泄气气路排出离子迁移谱仪装置，并且所述补气和泄气气路能够通过所述三通阀将外部气体送入所述采样和循环气路中的所述循环过滤器。
9.根据权利要求7所述的离子迁移谱仪装置，其中所述离子迁移谱仪还包括第一出口和/第二出口，配置用于排出离子迁移谱仪内的气体并且与所述第一缓冲罐流体连通；并且
所述内循环子气路的共同气路部分配置成使得由所述离子迁移谱仪的第一出口和/第二出口排出的气体至少顺次经过所述第一缓冲罐、所述过滤器、所述泵以及所述第二缓冲罐，所述内循环子气路进一步配置成，将来自第二缓冲罐的气体的一部分通过所述离子迁移谱仪的第一循环入口和/或第二循环入口被送入所述离子迁移谱仪。
10.根据权利要求6所述的离子迁移谱仪装置，其中所述采样和循环气路还包括管道连接件，与第二缓冲罐连接，以便所述第二缓冲罐排出的气体的一部分进入所述管道连接件，经过所述管道连接件的气体的至少一部分进入所述外循环子气路，能够被送入固体样品解吸装置和/或气体采样装置。
11.根据权利要求10所述的离子迁移谱仪装置，其中，所述管道连接件为四通，经过所述四通的气体的一部分在校准气路阀门开启时能够被送入校准气路，校准气路被配置成对来自所述四通的气体进行痕量校准剂添加处理以得到校准气体；
所述校准气路能够与所述外循环子气路流体连通，以便在校准过程中，从所述气体采样装置进入离子迁移谱仪的气体流路被断开，所述校准气体被送至所述离子迁移谱仪。
12.根据权利要求11所述的离子迁移谱仪装置，其中所述校准气路包括标定部，配置成提供校准剂以便与来自第二缓冲罐的经过净化的气体混合而形成为所述校准气体。
13.根据权利要求3或10所述的离子迁移谱仪装置，其中，所述外循环子气路包括第一外循环子气路部分和第二外循环子气路部分，所述第一外循环子气路部分包括采样管，采样管位于固体样品解吸装置和气体采样装置之间。
14.根据权利要求13所述的离子迁移谱仪装置，其中，
经过所述管道连接件的气体的一部分进入第一外循环子气路部分，被送往采样管；经过所述管道连接件的气体的另一部分进入第二外循环子气路部分，被送往固体样品解吸装置。
15.根据权利要求13所述的离子迁移谱仪装置，其中，
所述气体采样装置通过第一二位三通阀连接至所述第一外循环子气路部分，能够通过所述第一二位三通阀控制所述第一外循环子气路部分处于与气体采样装置断开并且能够允许气体在所述第一外循环子气路部分中循环回到离子迁移谱仪的状态，或能够通过所述第一二位三通阀控制所述第一外循环子气路部分处于将来自所述气体采样装置的第二混合气体送入所述离子迁移谱仪同时停止将来自所述离子迁移谱仪且被净化后的气体循环送回所述离子迁移谱仪的状态。
16.根据权利要求13所述的离子迁移谱仪装置，其中，经过所述管道连接件的气体的一部分进入第一外循环子气路部分，被送往所述采样管；经过所述管道连接件的气体的另一部分进入第二外循环子气路部分，被送往固体样品解吸装置。
17.根据权利要求13所述的离子迁移谱仪装置，
其中，所述固体样品解吸装置包括热解吸进样部，被配置为通过升高温度使得固体样品从吸附或粘附的承载体上脱离成为气态固体颗粒或气体分子，所述第二外循环子气路部分的一部分通过半透膜与所述热解吸进样部气体连通，使得所述热解吸进样部的固体样品分子能够通过半透膜进入所述第二外循环子气路部分，被送入所述离子迁移谱仪。
18.根据权利要求17所述的离子迁移谱仪装置，其中，热解吸进样部包括热解吸进样口，固体样品由热解吸进样口送入热解吸进样部，并且热解吸进样口能够通过解吸进样口堵头密封。
19.根据权利要求17所述的离子迁移谱仪装置，其中，
热解吸进样部还包括第一清洁气开口和第二清洁气开口，气体能够通过第一清洁气开口和第二清洁气开口流过热解吸进样部以便清洁热解吸进样部。
20.根据权利要求1或19所述的离子迁移谱仪装置，其中，离子迁移谱仪装置还包括清洁气路，配置成允许清洁气体流过所述固体样品解吸装置和所述气体采样装置，
所述清洁气路包括清洁泵，被构造成能够从所述固体样品解吸装置抽吸气体，从而使清洁气体从所述气体采样装置流入，然后从所述固体样品解吸装置流出；或者构造成能够驱使清洁气体进入所述固体样品解吸装置，并流过所述气体采样装置。
21.根据权利要求20所述的离子迁移谱仪装置，其中，
从固体样品解吸装置的所述第一清洁气开口进入所述固体样品解吸装置，从所述第二清洁气开口流出，或者配置成能够驱使气体从所述固体样品解吸装置的所述第二清洁气开口进入所述固体样品解吸装置，从所述第一清洁气开口流出，并流过所述气体采样装置。
22.根据权利要求20所述的离子迁移谱仪装置，其中，在清洁时，所述第二二位三通阀的端口1与第一外循环子气路部分相连，所述第二二位三通阀的端口0与第一外循环子气路部分的连接被断开，第一二位三通阀的端口1被接通，从而能够清洁所述气体采样装置和所述固体样品解吸装置。
23.根据权利要求20所述的离子迁移谱仪装置，其中所述清洁气路包括：
第三二位三通阀，第三二位三通阀包括第三二位三通阀的端口0和端口1；
配置在所述清洁泵的出气口和第三二位三通阀的端口1之间的用于排出气体的排气管路；和
配置在所述清洁泵的进气口和第三二位三通阀的端口0之间的将清洁气体泵入清洁气路的进气管路；
所述清洁气路具有吹扫清洁模式和反吹扫清洁模式，在吹扫清洁模式下，第三二位三通阀的端口1被接通，清洁泵抽吸作用使得清洁气体由所述进气管路进入清洁气路，并被清洁泵泵入清洁气路，依次经过并清洁固体样品解吸装置和气体采样装置；在反吹扫清洁模式下，第三二位三通阀的端口0被接通，在清洁泵的抽吸作用下，清洁气路中的气体被清洁泵抽离清洁气路，从排气管路排出，清洁气体依次经过并清洁所述气体采样装置和所述固体样品解吸装置。
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