CN110880445A - 一种基于脉冲采样的离子迁移谱仪及嗅探装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种离子迁移谱仪以及嗅探装置，离子迁移谱仪包括：离子迁移谱仪，其包括离子迁移管以及设在其上的气体入口、气体出口和迁移气体入口；采样气路，其上设有采样装置，采样装置包括采样头和采样管，并构造成将采样头采集的样品气体暂存在采样管内；进样气路，其两端分别与离子迁移管的气体入口与气体出口连通，采样管并联在进样气路上，并构造成将离子迁移管内的载气导入采样管内，并将暂存在采样管内的样品气体载入离子迁移管内；和阀组件，其构造成在采样状态下仅允许气体从采样装置流向采样管，在进样状态下仅允许气体从离子迁移管经采样管流回离子迁移管。可以通过阀组件实现脉冲吸气取样，以提高离子迁移的检测灵敏度。
Description
技术领域
本公开涉及探测技术领域，特别是涉及一种基于脉冲采样的离子迁移谱仪，以及包括上述离子迁移谱仪的嗅探装置。
背景技术
离子迁移谱仪具有体积小、功耗低、便携性强、检测速度快、灵敏度高及可产业化等诸多优点而被广泛应用于军事、国防、工业、环境和临床诊断等领域。外界环境本底进入离子迁移谱仪会对信号形成干扰，为了隔离外界环境本底进入离子迁移谱仪，常规离子迁移谱仪均采用膜进样方式。其中膜进样方式又主要分为擦拭取样膜进样、吸气取样膜进样以及直接取物热解析膜进样三种模式。诚然，半透膜可以在进样时将环境本底中的水，粉尘等阻挡在半透膜外以提高离子迁移谱仪对环境的适应性，但与此同时也会将大部分样品阻挡在半透膜外，从而影响离子迁移谱仪的检测灵敏度。
半透膜在阻挡环境本底进入离子迁移管并对离子迁移谱仪产生影响及污染的同时也会将大部分的被检样品阻挡在半透膜之外，使得离子迁移的检测灵敏度降低。
发明内容
本公开的目的是提供一种基于脉冲采样的离子迁移谱仪以及嗅探装置，以提高离子迁移的检测灵敏度。
根据本公开一个方面的实施例，提供一种基于脉冲采样的离子迁移谱仪，其包括：
离子迁移管，所述离子迁移管上设置有供样品气体和载气流入的气体入口、供气体流出的气体出口和供迁移气体流入的迁移气体入口；
采样气路，所述采样气路上设置有采样装置，所述采样装置包括采样头和采样管，所述采样头的出口与所述采样管的入口连通，所述采样气路构造成将所述采样头所采集的样品气体暂存在所述采样管内；
进样气路，所述进样气路的两端分别与所述离子迁移管的气体入口与气体出口连通，所述采样管并联在所述进样气路上，所述进样气路构造成将所述离子迁移管内的载气导入所述采样管内，并将暂存在所述采样管内的样品气体载入所述离子迁移管内；和
阀组件，所述阀组件构造成在采样状态下仅允许气体从所述采样装置流向所述采样管，在进样状态下仅允许气体从所述离子迁移管经所述采样管流回所述离子迁移管。根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，所述阀组件包括第一三通阀，所述第一三通阀的第一端口与所述采样装置的出口连通，第二端口与所述离子迁移管的气体出口连通，第三端口与所述采样管的入口连通。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，还包括循环气路，所述循环气路包括迁移气循环气路和进样载气循环气路，所述迁移气循环气路的两端分别与所述离子迁移管的气体出口和迁移气体入口连通，用于从后端向所述离子迁移管内导入迁移气体；所述进样载气循环气路的两端分别与所述离子迁移管的气体出口和气体入口连通，用于从后端向所述离子迁移管内导入载气。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，所述离子迁移管采用一体式双模式全陶瓷迁移管，所述迁移气循环气路的数量为两条，两条所述迁移气循环气路的出口端与所述一体式双模式全陶瓷迁移管的两个离子迁移管上的迁移气体入口一一对应连通。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，所述迁移气循环气路上设置有第一流量控制阀，用于控制所述迁移气循环气路上的气体流量。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，还包括第一泵，所述第一泵设置在气体流动方向上所述离子迁移管的下游，用于驱动气体流动。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，还包括串联在所述进样气路上且位于所述离子迁移管和所述第一泵之间的第一缓冲腔。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，还包括串联在所述进样气路上且位于所述离子迁移管和所述第一缓冲腔之间的第二流量控制阀。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，还包括串联在所述进样气路上且位于所述第一泵和所述第一三通阀之间的第二缓冲腔。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，所述迁移气循环气路的入口端和所述进样载气循环气路的入口端均与所述第二缓冲腔的排气口连通，所述第一三通阀的第二端口与所述第二缓冲腔的排气口连通。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，所述阀组件还包括第二三通阀，所述进样载气循环气路的入口端通过所述第二三通阀与所述进样气路连通，且连接处位于所述第二缓冲腔和所述述第一三通阀之间，所述第二三通阀构造成在进样状态下仅允许气体从所述第二缓冲腔经所述进样气路的一部分流向所述采样管，在内循环状态下仅允许气体从所述第二缓冲腔经所述进样载气循环气路流向所述离子迁移管。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，还包括第一净化过滤器，所述第一净化过滤器设置在所述进样气路上，且位于所述第一泵和所述第二缓冲腔之间，用于过滤通过所述进样气路的气体。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，还包括用于向离子迁移管内补气或将离子迁移谱仪泄气的补气/泄气气路，所述补气/泄气气路的第一端与所述离子迁移管的气体出口连通，所述补气/泄气气路的第二端与外界环境连通。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，在所述补气/泄气气路上设置有第二净化过滤器。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，所述阀组件还包括三通阀，所述补气/泄气气路的第一端通过所述三通阀与所述进样气路连通，且连接处位于所述第一泵和所述第一净化过滤器之间，所述三通阀构造成在进样状态下仅允许气体从所述第一泵流向所述第一净化过滤器；在泄气状态下仅允许气体从所述第一泵流向所述第二净化过滤器；以及在补气状态下仅允许气体从所述第二净化过滤器流向所述第一泵。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，所述补气/泄气气路上还设置有水阱过滤器，所述水阱过滤器位于所述第二净化过滤器和所述外界环境之间。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，在所述采样气路上还设置有第二泵，用于驱动气体流动。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，还包括吸气清洁气路，所述吸气清洁气路的两端分别与所述第二泵的出口和外界环境连通，所述第二泵设置在所述采样气路在气体流动方向上的下游；所述阀组件还包括设置在所述吸气清洁气路上位于所述第二泵和所述采样管之间的第三三通阀，所述第三三通阀构造成在吸气清洁状态下仅允许气体从所述采样管流向所述第二泵，在进样状态下仅允许气体从所述采样管流向所述离子迁移管；所述吸气清洁气路上设置有第三净化过滤器，所述吸气清洁气路构造成在吸气清洁状态下清洁空气流经采样气路并经第三净化过滤器过滤后排出。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，还包括吹气清洁气路，所述吹气清洁气路的两端分别与所述采样泵的入口和外界环境连通，所述吹气清洁气路上设置有第四净化过滤器，所述吹气清洁气路构造成在吹气清洁状态下通过第四净化过滤器过滤后的气体流向采样气路以对采样气路进行清洁。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，，所述阀组件还包括在所述采样气路上位于所述第二泵和所述第三三通阀之间的第四三通阀，所述第四三通阀构造成在吸气清洁状态下仅允许气体从所述采样管流向所述第二泵；在吹气清洁状态下仅允许气体从所述第二泵流向所述采样管。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，所述采样装置采用金属管制成。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，所述采样装置上设置有加热器，用于确保所述采样装置的内部温度不低于预设温度。
根据本公开的一种实施例的离子迁移谱仪，所述采样装置的入口设置有微孔过滤装置，用于过滤样品气体中的杂质。
根据本公开另一方面的实施例，提供了一种嗅探装置，其包括如上所述的离子迁移谱仪。
根据本公开上述各种实施例所述的基于脉冲采样的离子迁移谱仪以及嗅探装置，嗅探装置的离子迁移谱仪通过阀组件实现了被检样品的痕量脉冲取样，这种痕量脉冲取样直接进样的方式一方面可以提高仪器的检测灵敏度，另一方面在保证同等检测限的前提下其采、进样量低，即使苛刻的外界环境也难以对仪器性能产生影响。此外，本公开所提供的离子迁移谱仪同时还兼具吸气清洁或吹气清洁功能，可以辅助设备清洁，从而提高仪器的工作效率。
附图说明
图1为本公开的一个实施例的基于脉冲采样的离子迁移谱仪的结构示意图。
图2为图1中的基于脉冲采样的离子迁移谱仪处于内循环状态下的结构示意图。
图3为图1中的基于脉冲采样的离子迁移谱仪处于采样状态下的结构示意图。
图4为图1中的基于脉冲采样的离子迁移谱仪处于进样状态下的结构示意图。
图5为图1中的基于脉冲采样的离子迁移谱仪处于吹气清洁状态下的结构示意图。
具体实施方式
尽管本公开容许各种修改和可替换的形式，但是它的具体的实施例通过例子的方式在附图中示出，并且将详细地在本文中描述。然而，应该理解，随附的附图和详细的描述不是为了将本公开限制到公开的具体形式，而是相反，是为了覆盖落入由随附的权利要求限定的本公开的精神和范围中的所有的修改、等同形式和替换形式。附图是为了示意，因而不是按比例地绘制的。
在本说明书中使用了“第一”、“第二”等术语，并不是为了排序或者表示重要性或主次关系，而是用于区分不同的部件。
根据本公开的总体上的发明构思，提供一种基于脉冲采样的离子迁移谱仪，其包括离子迁移管、采样气路、进样气路和阀组件，其中，离子迁移管，所述离子迁移管上设置有供样品气体和载气流入的气体入口、供气体流出的气体出口和供迁移气体流入的迁移气体入口。采样气路，所述采样气路上设置有采样装置，所述采样装置包括采样头和采样管，所述采样头的出口与所述采样管的入口连通，所述采样气路构造成将所述采样头所采集的样品气体暂存在所述采样管内。进样气路，所述进样气路的两端分别与所述离子迁移管的气体入口与气体出口连通，所述采样管并联在所述进样气路上，所述进样气路构造成将所述离子迁移管内的载气导入所述采样管内，并将暂存在所述采样管内的样品气体载入所述离子迁移管内。阀组件，所述阀组件构造成在采样状态下仅允许气体从所述采样装置流向所述采样管，在进样状态下仅允许气体从所述离子迁移管经所述采样管流回所述离子迁移管。
根据本公开，采样管的一端通过阀组件分别与采样装置和进样气路连接，从而可以通过控制阀组件，以使得在采样状态下，采样装置所采集的气体样品流向采样管内，当在进样状态下，离子迁移管内的气体经阀组件进入采样管内，并将暂存在采样管内的气体样品载入离子迁移管。通过例如控制器等控制阀组件的快速切换，在采样气路的快速接通和断开的时间可以实现脉冲采样，且脉冲进样时间可低至毫秒级，单次脉冲最小采样量可低至10微升级(如采样气流1L/min的话)。通过这种脉冲采样直接进样方式不仅能提高痕量嗅探的灵敏度且能最大限度降低苛刻的外界检测环境对离子迁移检测准确度的影响。
图1为根据本公开的一个实施例的基于脉冲采样的离子迁移谱仪的结构示意图。
在该实施例中，阀组件包括第一三通阀105A，例如两位三通电磁阀，第一三通阀105A的第一端口与采样装置111的出口连通，第二端口与离子迁移管101的气体出口连通，第三端口与采样管110的入口连通。通过采用三通阀，可以进一步提高采样气路的快速接通和断开时间的准确性，实现脉冲采样。
需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本公开的其它一些实施例中，阀组件也可以包括第一阀(例如第一电磁阀)和第二阀(例如第二电磁阀)，其中第一阀的入口与采样装置111的出口连通，出口与采样管110的入口连通，第二阀的入口与离子迁移管101的气体出口连通，出口与采样管110的入口连通，通过控制器来精确地控制第一阀和第二阀的快速切换，也能够实现采样气路的快速接通和断开，实现脉冲采样。
如图1至图5所示，离子迁移管101上设置有气体入口、气体进口以及迁移气体入口，气体入口用于载气和气体样品进入离子迁移管101，气体出口用于气体从离子迁移管101流出，迁移气体入口使迁移气体进入离子迁移管101。离子迁移管101由离子门分隔为离化反应区和气体迁移区，在气体迁移区的与离化反应区相反的一端设置有用于检测离子的检测器。
如图2所示，该离子迁移谱仪还包括循环气路，该循环气路包括迁移气循环气路和进样载气循环气路，迁移气循环气路的两端分别与离子迁移管101的气体出口和迁移气体入口连通，用于从后端向离子迁移管101的气体迁移区导入迁移气体；进样载气循环气路的两端分别与离子迁移管101的气体出口和气体入口连通，用于从后端向离子迁移管101的离化反应区导入载气。
具体地，在该实施例中，离子迁移管101为一体化双模式全陶瓷迁移管，其包括第一离子迁移管101A和第二离子迁移管101B。相应地，迁移气循环气路的数量为两条，两条迁移气循环气路的出口端与两个离子迁移管101的迁移气体入口一一对应连通。
需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本公开的其它一些实施例中，离子迁移管101可以是任何合适的离子迁移管101，也可以仅包括一个单个的离子迁移管101。
如图1至图5所示，在一个实施例中，迁移气循环气路上设置有第一流量控制阀106A，用于控制迁移气循环气路上的气体流量，以便于用户依据对检测样品的亲电性质或亲核性质平衡或切断非相应的检测模式而选择仅在负模式或仅在正模式抑或在负、正模式进行同时检测。
在该实施例中，如图1至图5所示，该离子迁移谱仪还包括第一泵103B，该第一泵103B设置在气体流动方向上离子迁移管101的下游，用于例如在进样状态下或内循环状态下驱动气体流动。在实施例中，第一泵103B为隔膜泵。此外，该离子迁移管气路还包括串联在进样气路上且位于离子迁移管101和第一泵103B之间的第一缓冲腔102A，用于降低第一泵103B的脉冲气流对离子迁移谱仪内气流的影响。进一步地，该离子迁移谱仪还包括串联在进样气路上且位于第一泵103B和第一三通阀105A之间的第二缓冲腔102B，以进一步降低第一泵103B的脉冲气流对离子迁移谱仪内气流的影响。在一个实施例中，第一缓冲腔102A、第二缓冲腔102B的至少一个面的至少一部分上设置有缓冲膜，以增强缓冲效果。在一个实施例中，该缓冲膜采用伸缩性能好的缓冲膜。该缓冲膜的材质包括但不限于乳胶。
为提高仪器对样品的选择性检测，在进样气路上且位于离子迁移管101和第一缓冲腔102A之间设置有第二流量控制阀106A，以便用户依据对检测样品的亲电性质或亲核性质平衡或切断非相应的检测模式而选择仅在负模式或仅在正模式抑或在负、正模式进行同时检测。
如图2所示，迁移气循环气路的入口端和进样载气循环气路的入口端均与第二缓冲腔102B的排气口连通，第一三通阀105A的第二端口与第二缓冲腔102B的排气口连通。这样从离子迁移管101的气体出口出来经进样气路进入采样管110和经迁移气循环气路和进样载气循环气路循环回到离子迁移管101的气体均可通过第一缓冲腔102A缓冲后进入第一净化过滤器107A，经第一净化过滤器107A过滤后进入第二缓冲腔102B缓冲，从而避免在循环气路上再次设置净化过滤器和缓冲腔，从而节省了制造成本。
此外，阀组件还包括第二三通阀105B，例如两位三通电磁阀，进样载气循环气路的入口端通过该第二三通阀105B与进样气路连通，且连接处位于第二缓冲腔102B和第一三通阀105A之间，第二三通阀105B构造成在进样状态下仅允许气体从第二缓冲腔102B经进样气路的一部分流向采样管110，在内循环状态下仅允许气体从第二缓冲腔102B经进样载气循环气路流向离子迁移管101。也就是说，通过第二三通阀105B，可以将进样气路与进样载气循环气路选择性连通。
此外，该离子迁移谱仪还包括第一净化过滤器107A，该第一净化过滤器107A设置在进样气路上，用于过滤通过进样气路的气体。在该实施例中，第一净化过滤器107A位于第一泵103B和第二缓冲腔102A之间。需要说明的是，本领域的技术人员应当理解，在本公开的其它一些实施例中，第一净化过滤器107A也可以设置在进样气路的其它位置处，例如第一缓冲腔102A和离子迁移管101的气体出口之间。
进一步地，该离子迁移谱仪还包括用于向离子迁移管101内补气或将离子迁移管101泄气的补气/泄气气路，补气/泄气气路的第一端与离子迁移管101的气体出口连通，补气/泄气气路的第二端与外界环境连通。通过设置补气/泄气气路可以使得离子迁移管101可依据环境、微量采样以及离子迁移管101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。
在一个实施例中，在补气/泄气气路上设置有第二净化过滤器107B，用于对流经补气/泄气气路上的气体进行净化，以降低外界对离子迁移谱仪的影响，且能提高气体净化剂(分子筛、活性碳等)的使用寿命。
此外，阀组件还包括第五三通阀104，补气/泄气气路的第一端通过第五三通阀104与进样气路连通，且连接处位于第一泵103B和第一净化过滤器107A之间，该第五三通阀104构造成在进样状态下仅允许气体从第一泵103B流向第一净化过滤器107A；在泄气状态下仅允许气体从第一泵103B流向外界环境；以及在补气状态下仅允许气体从第二净化过滤器107B流向第一泵103B。通过上述第五三通阀104，可以选择性连通进样气路、补气气路和泄气气路。
根据本实施例，在补气/泄气气路上还设置有水阱过滤器109，水阱过滤器109位于第二净化过滤器107B和外界环境之间，以进一步降低外界对离子迁移谱仪的影响。
如图1和图5所示，在采样气路上还设置有第二泵，用于驱动气体在采样气路中流动。
该离子迁移谱仪还包括吸气清洁气路，该吸气清洁气路的两端分别与第二泵103A的出口和外界环境连通，第二泵103A设置在采样气路在气体流动方向上的下游；阀组件还包括设置在吸气清洁气路上位于第二泵103A和采样管110之间的第三三通阀105C，例如两位三通电磁阀，该第三三通阀105C构造成在吸气清洁状态下仅允许气体从采样管110流向第二泵103A，在进样状态下仅允许气体从采样管110流向离子迁移管101；吸气清洁气路上沿气体流动方向依次设置有第三净化过滤器107C和气阻108A，该吸气清洁气路构造成在吸气清洁状态下清洁空气流经采样气路并经第三净化过滤器过滤后排出，以实现对采样气路的清洁。在吸气清洁状态下，第一三通阀105A和第三三通阀105C同时接0位，第二泵103A持续开启，清洁空气由采样装置111经第一三通阀105A到达采样管110并经第三三通阀105C、第二泵103A、第三净化过滤器107C和气阻108A排出，以实现对所经管道及阀组件进行清洁。在进样状态下，第一三通阀105A、第二三通阀105B、和第三三通阀105C接1位，在第一泵103B的作用下，离子迁移进样载气经第二缓冲腔102B经第二三通阀105B和第一三通阀105A进入采样管110，将暂存在采样管110内的气体样品经第三三通阀105C载入离子迁移管101内的离化反应区。
此外，该离子迁移谱仪还包括吹气清洁气路，该吹气清洁气路的两端分别与第二泵103A的入口和外界环境连通，吹气清洁气路上沿气体流动方向依次设置有气阻108B和第四净化过滤器107D，吹气清洁气路构造成在吹气清洁状态下通过第四净化过滤器过滤后的气体流向采样气路以对采样气路进行清洁。环境气体经气阻108B并经第四净化过滤器107D净化过滤后再经第二泵103A、第三三通阀105C、采样管110、第一三通阀105A和采样装置111后排出，并对所经管道及阀组件进行清洁。
在一个实施例中，当离子迁移谱仪可同时具有吸气清洁气路和吹气清洁气路，阀组件还包括在采样气路上位于第二泵103A和第三三通阀105C之间的第四三通阀105D，例如两位三通电磁阀，第四三通阀105D构造成在吸气清洁状态下仅允许气体从采样管110流向第二泵103A；在吹气清洁状态下仅允许气体从第二泵103A流向采样管110。具体地，第四三通阀105D的第一端口与第三三通阀105C的一个端口连通，第四三通阀105D的第二端口与第二泵103A的入口连通，第四三通阀105D的第三端口与第二泵103A的出口连通，当处于吸气清洁状态下，第四三通阀105D接0位，此时第四三通阀105D的第一端口与第二端口连通，以使得在第二泵103A的作用下进入第二泵103A的气体经第三净化过滤器107C和气阻108A排出，需要吹气清洁时，将第四三通阀105D接1位，此时第四三通阀105D的第一端口与第三端口连通，以使得经气阻108B和第四净化过滤器107D进入第二泵103A的气体吹气经过第四三通阀105D、第三三通阀105C并进入采样管110和采样装置111后排出，实现对所经管道及阀组件的清洁。
在一个实施例中，采样装置111采用金属管，例如不锈钢管，其外径不超过5mm。采样装置上设置有加热器，用于确保采样装置的内部温度不低于预设温度，例如50℃，以便于脉冲样品存储及进样。采样装置的入口设置有微孔过滤装置，例如微孔滤网，用于过滤样品气体中的灰尘或颗粒等杂质，以防止采样过程中灰尘或颗粒堵塞采样气路。
图2为图1中的基于脉冲采样的离子迁移谱仪处于内循环状态下的结构示意图，其中箭头标示着气体流动的方向。第二三通阀105B接0位，在第一泵103B的作用下，离子迁移管101A、101B内部气流经气体出口至第一缓冲腔102A、第一泵103B、三通阀104、并经第一净化过滤器107A过滤到第二缓冲腔102B，再分别经第一流量控制阀106A和第二三通阀105B分别进入迁移气循环气路和进样载气循环气路后回到离子迁移管。
图3为图1中的基于脉冲采样的离子迁移谱仪处于采样状态下的结构示意图，其中箭头标示着气流的方向。将采样装置111靠近被检样品，第一三通阀105A、第三三通阀105C、第四三通阀105D全部接0位，在第二泵103A的吸气作用下气体样品经采样装置111通过第一三通阀105A到达采样管110内。在脉冲采样时，离子迁移管101处于气流内循环状态。
图4为图1中的基于脉冲采样的离子迁移谱仪处于进样状态下的结构示意图，其中箭头标示着气流的方向。将离子迁移管101由气流内循环状态切换至进样状态，即将第二三通阀105B、第一三通阀105A和第三三通阀105C同时由原先的0位切换至1位，在第一泵103B的作用下，离子迁移进样载气经第二缓冲腔102B经第二三通阀105B和第一二三通阀105A进入采样管110，将暂存在采样管110内的气体样品经第三三通阀105C载入离子迁移管101内的离化反应区。
图5为图1中的基于脉冲采样的离子迁移谱仪处于吹气洁气状态下的结构示意图，其中箭头标示着气流的方向。(1)吸气清洁过程：第一三通阀105A、第三三通阀105C和第四三通阀105D同时接0位，第二泵103A持续开启，清洁空气由采样装置111经第一三通阀105A到达采样管110并经第三三通阀105C和第四三通阀105D、第二泵103A、第三净化过滤器107C和气阻108A排出，并对所经管道及阀组件进行清洁。(2)吹气清洁：第一三通阀105A、第三三通阀105C接0位，同时第四三通阀105D接1位，环境气体经气阻108B并经第四净化过滤器107D净化过滤后再经第二泵103A、经第四三通阀105D、第三三通阀105C、采样管110、第一三通阀105A和采样装置111后排出，并对所经管道及阀组件进行清洁。需要说明的是，吹气清洁其吹气气经净化过滤，因此可应对较为苛刻的环境条件。
根据本公开的另一发明构思，提供一种嗅探装置，其包括如上所述的基于脉冲采样的离子迁移谱仪。其中，嗅探装置所具有的技术效果与上述离子迁移谱仪的技术效果相对应，为了避免不必要的重复，在此将不再赘述。
综上，本公开所提供的离子迁移谱仪以及包括上述离子迁移谱仪的嗅探装置通过采用阀组件实现了被检样品的痕量脉冲取样，这种痕量脉冲取样直接进样的方式一方面可以提高仪器的检测灵敏度，另一方面在保证同等检测限的前提下其采、进样量低，苛刻的外界环境也难以对仪器性能产生影响。此外，本方案设计的采样气路同时还兼具吸气清洁或吹气清洁功能，可以辅助设备清洁提高仪器的工作效率。
Claims (24)
1.一种基于脉冲采样的离子迁移谱仪，其特征在于，包括：
离子迁移管，所述离子迁移管上设置有供样品气体和载气流入的气体入口、供气体流出的气体出口和供迁移气体流入的迁移气体入口；
采样气路，所述采样气路上设置有采样装置，所述采样装置包括采样头和采样管，所述采样头的出口与所述采样管的入口连通，所述采样气路构造成将所述采样头所采集的样品气体暂存在所述采样管内；
进样气路，所述进样气路的两端分别与所述离子迁移管的气体入口与气体出口连通，所述采样管并联在所述进样气路上，所述进样气路构造成将所述离子迁移管内的载气导入所述采样管内，并将暂存在所述采样管内的样品气体载入所述离子迁移管内；和
阀组件，所述阀组件构造成在采样状态下仅允许气体从所述采样装置流向所述采样管，在进样状态下仅允许气体从所述离子迁移管经所述采样管流回所述离子迁移管。
2.根据权利要求1所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述阀组件包括第一三通阀，所述第一三通阀的第一端口与所述采样装置的出口连通，第二端口与所述离子迁移管的气体出口连通，第三端口与所述采样管的入口连通。
3.根据权利要求2所述的离子迁移谱仪，其特征在于，还包括循环气路，所述循环气路包括迁移气循环气路和进样载气循环气路，所述迁移气循环气路的两端分别与所述离子迁移管的气体出口和迁移气体入口连通，用于从后端向所述离子迁移管内导入迁移气体；所述进样载气循环气路的两端分别与所述离子迁移管的气体出口和气体入口连通，用于从后端向所述离子迁移管内导入载气。
4.根据权利要求3所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述离子迁移管采用一体式双模式全陶瓷迁移管，所述迁移气循环气路的数量为两条，两条所述迁移气循环气路的出口端与所述一体式双模式全陶瓷迁移管的两个离子迁移管上的迁移气体入口一一对应连通。
5.根据权利要求3所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述迁移气循环气路上设置有第一流量控制阀，用于控制所述迁移气循环气路上的气体流量。
6.根据权利要求3所述的离子迁移谱仪，其特征在于，还包括第一泵，所述第一泵设置在气体流动方向上所述离子迁移管的下游，用于驱动气体流动。
7.根据权利要求6所述的离子迁移谱仪，其特征在于，还包括串联在所述进样气路上且位于所述离子迁移管和所述第一泵之间的第一缓冲腔。
8.根据权利要求7所述的离子迁移谱仪，其特征在于，还包括串联在所述进样气路上且位于所述离子迁移管和所述第一缓冲腔之间的第二流量控制阀。
9.根据权利要求8所述的离子迁移谱仪，其特征在于，还包括串联在所述进样气路上且位于所述第一泵和所述第一三通阀之间的第二缓冲腔。
10.根据权利要求9所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述迁移气循环气路的入口端和所述进样载气循环气路的入口端均与所述第二缓冲腔的排气口连通，所述第一三通阀的第二端口与所述第二缓冲腔的排气口连通。
11.根据权利要求10所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述阀组件还包括第二三通阀，所述进样载气循环气路的入口端通过所述第二三通阀与所述进样气路连通，且连接处位于所述第二缓冲腔和所述述第一三通阀之间，所述第二三通阀构造成在进样状态下仅允许气体从所述第二缓冲腔经所述进样气路的一部分流向所述采样管，在内循环状态下仅允许气体从所述第二缓冲腔经所述进样载气循环气路流向所述离子迁移管。
12.根据权利要求9所述的离子迁移谱仪，其特征在于，还包括第一净化过滤器，所述第一净化过滤器设置在所述进样气路上，且位于所述第一泵和所述第二缓冲腔之间，用于过滤通过所述进样气路的气体。
13.根据权利要求12所述的离子迁移谱仪，其特征在于，还包括用于向离子迁移管内补气或将离子迁移谱仪泄气的补气/泄气气路，所述补气/泄气气路的第一端与所述离子迁移管的气体出口连通，所述补气/泄气气路的第二端与外界环境连通。
14.根据权利要求13所述的离子迁移谱仪，其特征在于，在所述补气/泄气气路上设置有第二净化过滤器。
15.根据权利要求14所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述阀组件还包括第五三通阀，所述补气/泄气气路的第一端通过所述第五三通阀与所述进样气路连通，且连接处位于所述第一泵和所述第一净化过滤器之间，所述第五三通阀构造成在进样状态下仅允许气体从所述第一泵流向所述第一净化过滤器；在泄气状态下仅允许气体从所述第一泵流向所述第二净化过滤器；以及在补气状态下仅允许气体从所述第二净化过滤器流向所述第一泵。
16.根据权利要求15所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述补气/泄气气路上还设置有水阱过滤器，所述水阱过滤器位于所述第二净化过滤器和所述外界环境之间。
17.根据权利要求1所述的离子迁移谱仪，其特征在于，在所述采样气路上还设置有第二泵，用于驱动气体流动。
18.根据权利要求17所述的离子迁移谱仪，其特征在于，还包括吸气清洁气路，所述吸气清洁气路的两端分别与所述第二泵的出口和外界环境连通，所述第二泵设置在所述采样气路在气体流动方向上的下游；所述阀组件还包括设置在所述吸气清洁气路上位于所述第二泵和所述采样管之间的第三三通阀，所述第三三通阀构造成在吸气清洁状态下仅允许气体从所述采样管流向所述第二泵，在进样状态下仅允许气体从所述采样管流向所述离子迁移管；所述吸气清洁气路上设置有第三净化过滤器，所述吸气清洁气路构造成在吸气清洁状态下清洁空气流经采样气路并经第三净化过滤器过滤后排出。
19.根据权利要求18所述的离子迁移谱仪，其特征在于，还包括吹气清洁气路，所述吹气清洁气路的两端分别与所述采样泵的入口和外界环境连通，所述吹气清洁气路上设置有第四净化过滤器，所述吹气清洁气路构造成在吹气清洁状态下通过第四净化过滤器过滤后的气体流向采样气路以对采样气路进行清洁。
20.根据权利要求19所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述阀组件还包括在所述采样气路上位于所述第二泵和所述第三三通阀之间的第四三通阀，所述第四三通阀构造成在吸气清洁状态下仅允许气体从所述采样管流向所述第二泵；在吹气清洁状态下仅允许气体从所述第二泵流向所述采样管。
21.根据权利要求1-20中任一项所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述采样装置采用金属管制成。
22.根据权利要求1-20中任一项所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述采样装置上设置有加热器，用于确保所述采样装置的内部温度不低于预设温度。
23.根据权利要求1-20中任一项所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述采样装置的入口设置有微孔过滤装置，用于过滤样品气体中的杂质。
24.一种嗅探装置，其特征在于，包括根据权利要求1-23中任一项所述的离子迁移谱仪。
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