CN111443125A - 一种利用离子迁移谱检测危险物质残留的校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用离子迁移谱检测危险物质残留的校正方法，包括如下步骤：建立待检测物质的标准离子迁移谱数据库，并设定报警阈值；取待检测样品进行离子迁移谱信号采集，当仪器发出警报时，将同一样品重复进行离子迁移谱分析，前后两次的测量结果分别记为第一和第二离子迁移谱信号，将第二离子迁移谱信号与报警阈值比较，当第二离子迁移谱信号超过报警阈值时，则将第二离子迁移谱信号与第一离子迁移谱信号进行比对，如果(第二离子迁移谱信号强度‑第一离子迁移谱信号)/第一离子迁移谱信号≥20％，则自动屏蔽掉本次检测数据，不报警，且提示设备存在残余物质，启动自清洁程序。该方法能够避免虚假报警。

Description

一种利用离子迁移谱检测危险物质残留的校正方法

技术领域

本发明属于离子迁移谱分析技术领域，涉及一种利用离子迁移谱检测危险物质，特别是痕量爆炸物、毒品、化学战剂残留的校正方法。

背景技术

离子迁移谱自问世以来，以其分辨率高、速度快、体积小、功耗低等特点广泛应用于化学战剂、毒品和爆炸物等的检测。离子迁移谱技术的中心部件是漂移管，工作原理如下：首先被检测的样品蒸汽或微粒气化后经过一层半浸透膜滤除其中的烟雾、无机分子和水分子等杂质，然后被载气携带进入漂移管的反响区。在反响区内，样品气首先被放射源发射的射线电离，构成产物离子，在反响区电场的作用下，产物离子移向离子门。控制离子门的开关脉冲，构成周期性进入漂移区的离子脉冲。在漂移电场的作用下，产物离子沿轴向向搜集电极漂移。离子的迁移率依赖于其质量、尺寸和所带电荷。不同物质生成的产物离子在同一电场下的迁移率不同，因而经过整个漂移区长度所用的漂移时间也不同。在已知漂移区长度和漂移区内电场条件下，丈量出离子经过漂移区抵达搜集电极所用的时间，就能够计算出离子的迁移率，从而能够辨识被检测物品种；经过丈量离子峰的面积，就能够预算出被检测物的浓度；经过改动反响区和漂移区电场方向，离子迁移谱漂移管能够同时监测正负离子。因而，能够同时监测多种化学物质。

目前，离子迁移谱在进行物质中某种痕量爆炸物、毒品、化学战剂残留量的检测时，离子迁移谱检测器直接将采集到的信号与标准数据库进行比对，给出与标准数据库的比对结果，超标报警。然而，离子迁移谱检测信号为pg级弱信号，当多次采样分析或仪器受到污染后，仪器中的残存物质会影响后面的检测结果，会造成检测仪器的误报警。因此，在检测物质中爆炸物、毒品、化学战剂残留量的方法中，离子迁移谱的计算方法有待进一步优化。

发明内容

为了解决现有技术中存在的由于多次采样分析或仪器受到污染后而导致的离子迁移谱的误报警问题，本发明提供了一种优化的校正方法，该方法能够避免设备内的检测器由于未知的残存物质造成虚假报警，从而造成恐慌或非正常启动应急程序。

根据本发明的第一方面，提供了一种利用离子迁移谱检测危险物质残留的校正方法，包括如下步骤：

步骤S1、获取待检测物质的定性信息和定量信息，建立待检测物质的标准离子迁移谱数据库，并设定报警阈值；

步骤S2、取待检测样品进行离子迁移谱信号采集，将得到的结果记为第一离子迁移谱信号，当第一离子迁移谱信号超过报警阈值时发出警报时，则将同样的样品进行再一次的离子迁移谱信号分析，将得到的结果记为第二离子迁移谱信号，并将第二离子迁移谱信号进行如下分析：

将第二离子迁移谱信号与报警阈值比较，当第二离子迁移谱信号超过报警阈值时，则将第二离子迁移谱信号与第一离子迁移谱信号进行比对，当第二离子迁移谱信号与第一离子迁移谱信号的比对结果满足以下式(1)的条件时，则自动屏蔽掉本次检测数据，不报警，且提示设备存在残余物质，启动自清洁程序

根据本发明的优选实施方式，在步骤S1中，获取所述待检测物质的定性信息的方法包括，分别将载气以及待检测物质进行离子迁移谱分析，并将载气与待检测物质的离子迁移谱进行差分处理得到差分谱，进而确定所述待检测物质的特征峰信号。离子的迁移率依赖于其质量、尺寸和所带电荷。不同物质生成的产物离子在同一电场下的迁移率不同，因而经过整个离子迁移谱的漂移区长度所用的漂移时间也不同。在已知漂移区长度和漂移区内电场条件下，测量出离子经过漂移区抵达搜集电极所用的时间，就能够计算出离子的在单位电场强度作用下离子的漂移速度，即迁移率，从而能够辨识不同的物质品种。

根据本发明的优选实施方式，在步骤S1中，获取所述待检测物质的定量信息的方法包括，配制待检测物质的标准母液，将标准母液进行逐级稀释，得到不同浓度的待检测物质的标准液，将不同浓度的待检测物质的标准液进行检测，获得不同浓度的待检测物质的所对应的离子迁移谱数据，记录不同浓度的待检测物质在特征峰信号处的对应的信号强度，进而获得所述待检测物质的定量信息。

根据本发明的优选实施方式，在获取所述待检测物质的定量信息的方法中，将标准母液进行逐级稀释，得到至少5个，例如6个、8个、10个、16个、20个不同浓度的待检测物质的标准液，优选为至少8个，更优选为至少10个不同浓度的待检测物质的标准液。

根据本发明的优选实施方式，所述报警阈值为待检测物质的残留上限。

根据本发明的优选实施方式，所述待检测物质为爆炸物、毒品、化学战剂和生物毒素中的一种或多种。

根据本发明的优选实施方式，所述待检测物质包括TNT(2,4,6-三硝基甲苯)、DNT(二硝基甲苯)、HMX(混合炸药)、S(硫)、C4(混合炸药)、可卡因、海洛因、吗啡、甲卡西酮、冰毒、GB(沙林)、GD(索曼)、VX(维埃克斯)、HD(芥子气)中的一种或多种。

根据本发明的优选实施方式，所述离子迁移谱采用Ni⁶³或离子紫外光电离源。

本发明提供的上述方法可以用于检测果蔬中农药残留。可以方便快速、准确的检测出果蔬中的农药残留是否超标。

本发明通过对待测样品进行两次离子迁移谱分析，通过两次分析，保证了检测结果的准确性，避免了由于仪器中的残存物质造成的虚假报警，避免了仪器的误报。由于离子迁移谱检测信号为pg级弱信号，经过多次测试分析后，仪器中的残存的物质对后面的检测结果会产生影响，相对于现有的将离子迁移谱信号直接与数据库进行比对的方法，检测结果更准确。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不受下述实施例限定。

实施例1

一种利用离子迁移谱检测痕量爆炸物、毒品、化学战剂残留的校正方法，包括如下步骤：

步骤S1、获取待检测物质的定性信息和定量信息，建立待检测物质的标准离子迁移谱数据库，并设定报警阈值；

步骤S2、取待检测样品进行离子迁移谱信号采集，将得到的结果记为第一离子迁移谱信号，当第一离子迁移谱信号超过报警阈值时发出警报时，则将同样的样品进行再一次的离子迁移谱信号分析，将得到的结果记为第二离子迁移谱信号，并将第二离子迁移谱信号进行如下分析：

将第二离子迁移谱信号与报警阈值比较，当第二离子迁移谱信号超过报警阈值时，则将第二离子迁移谱信号与第一离子迁移谱信号进行比对，当第二离子迁移谱信号与第一离子迁移谱信号的比对结果满足以下式(1)的条件时，则自动屏蔽掉本次检测数据，不报警，且提示设备存在残余物质，启动自清洁程序

其中，在步骤S1中，获取所述待检测物质的定性信息的方法包括，分别将载气以及待检测物质进行离子迁移谱分析，并将载气与待检测物质的离子迁移谱进行差分处理得到差分谱，进而确定所述待检测物质的特征峰信号。离子的迁移率依赖于其质量、尺寸和所带电荷。不同物质生成的产物离子在同一电场下的迁移率不同，因而经过整个离子迁移谱的漂移区长度所用的漂移时间也不同。在已知漂移区长度和漂移区内电场条件下，测量出离子经过漂移区抵达搜集电极所用的时间，就能够计算出离子的在单位电场强度作用下离子的漂移速度，即迁移率，从而能够辨识不同的物质品种。

在步骤S1中，获取所述待检测物质的定量信息的方法包括，提供待检测物质的标准母液，将标准母液进行逐级稀释，得到不同浓度的待检测物质的标准液，将不同浓度的待检测物质的标准液进行检测，获得不同浓度的待检测物质的所对应的离子迁移谱数据，记录不同浓度的待检测物质在特征峰信号处的对应的信号强度，进而获得所述待检测物质的定量信息。

在获取所述待检测物质的定量信息的方法中，将标准母液进行逐级稀释，得12个不同浓度的待检测物质的标准液。

根据本发明的优选实施方式，所述报警阈值为待检测物质的残留上限。

根据本发明的优选实施方式，所述待检测物质为爆炸物、毒品、化学战剂和生物毒素中的一种或多种。

根据本发明的优选实施方式，所述待检测物质包括TNT、DNT、HMX、S、C4、可卡因、海洛因、吗啡、甲卡西酮、冰毒、GB、GD和VX、HD中的一种或多种。

根据本发明的优选实施方式，所述离子迁移谱采用正离子紫外光电离源。

下面以检测痕量TNT的残留实验为例，对本发明的方法进行进一步的说明，包括如下步骤：

将空气作为载气进行离子迁移谱分析，获取空气的离子迁移谱信号。

配置TNT标准液：称取一定量的TNT标准品用丙酮逐级稀释，得到12个不同浓度的TNT标准液。

将上述12个不同浓度的TNT标准液进行离子迁移谱分析，将其中的一个TNT标准液的离子迁移谱信号与空气的离子迁移谱信号进行差分处理，从而确定TNT的特征峰信号。

将上述12个不同的浓度的TNT标准液的离子迁移谱的TNT特征峰信号处的信号强度与浓度进行一一对应，进行分析得到TNT的浓度与特征峰信号强度的对应关系，获得TNT的定量信息。根据所获得TNT的定性和定量信息，建立TNT的标准离子迁移谱数据库，并根据相关规定设定报警阈值。

在进行样品检测时，取样量为1ug/uL，取的样品进行处理后进行离子迁移谱分析，当分析到某一样品时，仪器发出警报，则将同一样品再次进行离子迁移谱信号分析，同一样品前后两次的离子迁移谱分析结果分别记为第一离子迁移谱信号和第二离子迁移谱信号，对第二离子迁移谱信号进行如下分析：

将第二离子迁移谱信号与报警阈值比较，当第二离子迁移谱信号超过报警阈值时，则将第二离子迁移谱信号与第一离子迁移谱信号进行比对，当第二离子迁移谱信号与第一离子迁移谱信号的比对结果满足以下式(1)的条件时，则自动屏蔽掉本次检测数据，不报警，且提示设备存在残余物质，启动自清洁程序

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (9)

1.一种利用离子迁移谱检测危险物质残留的校正方法，包括如下步骤：

步骤S1、获取待检测物质的定性信息和定量信息，建立待检测物质的标准离子迁移谱数据库，并设定报警阈值；

步骤S2、取待检测样品进行离子迁移谱信号采集，将得到的结果记为第一离子迁移谱信号，当第一离子迁移谱信号超过报警阈值时发出警报时，则将同样的样品进行再一次的离子迁移谱信号分析，将得到的结果记为第二离子迁移谱信号，并将第二离子迁移谱信号进行如下分析：

将第二离子迁移谱信号与报警阈值比较，当第二离子迁移谱信号超过报警阈值时，则将第二离子迁移谱信号与第一离子迁移谱信号进行比对，当第二离子迁移谱信号与第一离子迁移谱信号的比对结果满足以下式(1)的条件时，则自动屏蔽掉本次检测数据，不报警，且提示设备存在残余物质，启动自清洁程序

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，获取所述待检测物质的定性信息的方法包括，分别将载气以及待检测物质进行离子迁移谱分析，并将载气与待检测物质的离子迁移谱进行差分处理得到差分谱，进而确定所述待检测物质的特征峰信号。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，获取所述待检测物质的定量信息的方法包括，配制待检测物质的标准母液，将标准母液进行逐级稀释，得到不同浓度的待检测物质的标准液，将不同浓度的待检测物质的标准液进行检测，获得不同浓度的待检测物质的所对应的离子迁移谱数据，记录不同浓度的待检测物质在特征峰信号处的对应的信号强度，进而获得所述待检测物质的定量信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在获取所述待检测物质的定量信息的方法中，将标准母液进行逐级稀释，得到至少5个，优选为至少8个，更优选为至少10个不同浓度的待检测物质的标准液。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述报警阈值为待检测物质的残留上限。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述待检测物质为爆炸物、毒品、化学战剂或生物毒素中的一种或多种。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述待检测物质为TNT、二硝基甲苯、混合炸药、硫、塑胶炸药、可卡因、海洛因、吗啡、甲卡西酮、冰毒、沙林、索曼、维埃克斯、和芥子气中的一种或多种。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述离子迁移谱采用Ni⁶³或离子紫外光电离源。

9.权利要求1-8中任一项所述的方法在检测痕量爆炸物、毒品、化学战剂或生物毒素中的应用。