CN111983008A - 一种小型光离子化检测仪及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小型光离子化检测仪及其检测方法。检测仪包括真空紫外灯和安装在真空紫外灯右侧的检测腔。所述检测腔包括左端开口的绝缘支撑腔体以及从左向右依次设置在绝缘支撑腔体上的至少一个牵引电极环、振荡电极一、振荡电极二和收集电极板；所述收集电极板连接有电流放大器，所述电流放大器连接有控制器；所述绝缘支撑腔体的左端开口为紫外光入射口，收集电极板安装在绝缘支撑腔体的右端；所述绝缘支撑腔体的周壁上开设有气体入口和气体出口。本发明能够解决现有技术中存在的不足，实现待测物的定性判断，提高光电离检测技术定量检测的准确度。

Description

一种小型光离子化检测仪及其检测方法

技术领域

本发明涉及现场分析检测仪器技术领域，具体涉及一种小型光离子化检测仪及其检测方法。

背景技术

现有的光离子化探测器，可以实现对VOCs等泄漏/环境污染物(待测物)的高灵敏探测，但由于该光离子化探测器会将小于其光源电离能的成分电离，因此，现有的光离子化探测器只可以实现电离能低于光源发射光子能量的物质总量的探测，无法实现待测物的定性判断。同时，由于不同成分的电离效率不同，当待测物成分比例不同时，同样的光离子化探测器检测数值代表的浓度并不相同。因此，现有的光离子化探测器既不能实现成分的定性分析，同时在定量方面也存在着一定的不足。另外，也有将光离子化技术与其他检测技术结合以实现定性、定量分析的尝试，但这主要局限于采用大型设备的实验室检测，而且这些应用方式只是将光离子化技术作为复杂分析系统的一部分，无法发挥其小型化、快速现场应用等特征。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型光离子化检测仪及其检测方法，该检测仪及其检测方法能够解决现有技术中存在的不足，实现待测物的定性判断，提高光电离检测技术定量检测的准确度。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种小型光离子化检测仪，包括真空紫外灯和安装在真空紫外灯右侧的检测腔；所述检测腔包括绝缘支撑腔体以及从左向右依次设置在绝缘支撑腔体上的至少一个牵引电极环、振荡电极组和收集电极板；所述振荡电极组包括振荡电极一和振荡电极二；所述收集电极板连接有电流放大器，所述电流放大器连接有控制器；所述绝缘支撑腔体的左端开设有紫外光入射口；所述绝缘支撑腔体的周壁上开设有气体入口和气体出口。

进一步的，所述振荡电极一和振荡电极二是一对叉指状电极或者是一对相互平行的多孔电极。

进一步的，还包括直流高压电源、若干分压电阻和振荡电压源；各个牵引电极环、振荡电极一分别经不同数量的分压电阻接直流高压电源，所述振荡电极二接振荡电压源；各个牵引电极环、振荡电极一以及收集电极板上的电势递增或递减，构成电势梯度。

进一步的，所述绝缘支撑腔体的材料为石英玻璃、陶瓷、peek(聚醚醚酮)材料中的任意一种。

进一步的，当振荡电极一和振荡电极二是一对叉指状电极时，振荡电极一和振荡电极二的结构相同，均包括纵向设置的连接部以及垂直设置在连接部内侧的若干相互平行的电极部；所述电极部的一端与连接部相连，另一端与绝缘支撑腔体锚定，确保电极平直；振荡电极一和振荡电极二均采用小于0.5mm的金属丝制成；振荡电极一和振荡电极二的各个电极部相互交错设置且相互平行，二者相邻的电极部之间的间距小于1mm。

进一步的，当振荡电极一和振荡电极二是一对相互平行的多孔电极时，二者的结构相同，均包括电极板和开设在电极板上的若干通孔；振荡电极一和振荡电极二的电极板相互平行，且两个电极板之间的间距为0.1～2mm，通孔的孔径为0.5～3mm。

进一步的，所述控制器的输出端分别与直流高压电源、振荡电压源的输入端相连；所述控制器还连接有输入模块、显示模块和供电电源。

本发明还涉及一种上述光离子化检测仪的检测方法，该方法包括以下步骤：

(1)含有待测物质的载气由气体入口进入到检测腔中。

(2)真空紫外灯发出的紫外光照射到进入到检测腔中的含有待测物质的载气上，在紫外光的照射下，待测物质发生电离产生离子。

(3)经串联在直流高压电源与大地之间的各分压电阻分压，牵引电极环、振荡电极组和收集电极板上的电势形成电势梯度，从而使待测物质电离产生的离子由牵引电极环向收集电极板运动。采用振荡电极一和振荡电极二施加稳定直流电压的方式，使振荡电极一或振荡电极二与牵引电极环和收集电极板上的电势形成电势梯度，在离子传输路径上形成匀强电场或近似匀强电场，从而获得无振荡衰减条件下离子信号强度。

(4)通过振荡电压源给振荡电极二施加上振荡电压，在两个振荡电极之间形成振荡电场，当待测物质电离产生的离子经过振荡电极组时，在振荡电场的作用下，离子产生与振荡电场频率相同的振荡运动，发生信号强度衰减。

(5)待测物质电离产生的离子经振荡衰减后，部分离子通过振荡电极组，运动到收集电极板上，电流放大器采集收集电极板上的离子信号，并发送给控制器。

(6)对振荡电压源的振荡电压幅值和振荡周期进行调整，控制器通过检测不同振荡电压幅值和振荡周期下的待测物质电离产生的离子在振荡电场下的运动规律，对待测物质进行定性检测。

进一步的，步骤(6)中所述的“控制器通过检测不同振荡电压幅值和振荡周期下的待测物质电离产生的离子在振荡电场下的运动规律，对待测物质进行定性检测”，具体包括以下步骤：采用逐步增加振荡电压源的振荡电压幅值或在特定的振荡电压幅值时降低振荡频率的方式，对通过振荡电极组的离子信号进行衰减，从而获得待测物的检测信号随振荡电场频率、幅值的变化衰减情况特征。进而，通过离子信号强度与振荡电压幅值、频率关系指纹特征比对分析待测物质，或者通过离子信号随振荡电压衰减规律计算离子迁移率信息，实现物质识别，或者是在待测物特性未知及成分较为复杂或离子信号随振荡电压衰减规律特征不明确的情况下，通过机器学习方法强化物质成分的识别能力，实现对待测物的定性检测。

由以上技术方案可知，本发明将真空紫外灯、牵引电极环、振荡电极组和收集电极板集成为一体，获得待测物的检测信号随振荡电场频率、幅值的变化衰减情况特征，采用指纹对比识别、迁移率计算、模式识别等方法对待测物进行定性分析。本发明能够解决现有的光离子化探测器无法实现离子特性识别的问题，实现待测物的定性判断，有效提高光电离检测技术在VOCs等危害毒险品现场的快速检测能力和定量检测的准确度。

附图说明

图1是本发明中的检测仪的原理框图；

图2是本发明中检测仪的结构示意图；

图3是振荡电极组为一对叉指状的振荡电极时的结构示意图；

图4是振荡电极组为一对相互平行的多孔电极时的结构示意图；

图5是振荡电压幅值与离子信号强度的关系曲线图；

图6是振荡电压周期与离子信号强度的关系曲线图。

其中：

1、真空紫外灯，2、玻璃窗，3、载气，4、绝缘支撑腔体，5a、牵引电极环一，5b、牵引电极环二，6a、振荡电极一，6b、振荡电极二，7、收集电极板，8、电流放大器，9、直流高压电源，10、振荡电压源，11a、分压电阻一，11b、分压电阻二，11c、分压电阻三，11d、分压电阻四，12、气泵，13、控制器，14、输入模块，15、显示模块，16、供电电源。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1-图2所示的一种小型光离子化检测仪，包括真空紫外灯1和安装在真空紫外灯1右侧的检测腔。检测腔安装在真空紫外灯1的玻璃窗2上。所述检测腔包括绝缘支撑腔体4以及从左向右依次设置在绝缘支撑腔体4上的至少一个牵引电极环、振荡电极一、振荡电极二和收集电极板；所述收集电极板连接有电流放大器，所述电流放大器连接有控制器；所述绝缘支撑腔体的左端开设有紫外光入射口；所述绝缘支撑腔体的周壁上开设有气体入口和气体出口。所述绝缘支撑腔体起到绝缘、支撑的作用。所述牵引电极环、振荡电极一、振荡电极二和收集电极板从左向右依次设置在绝缘支撑腔体内，且牵引电极环、振荡电极一、振荡电极二和收集电极板的外周均安装在绝缘支撑腔体上。

真空紫外灯1内部充有惰性气体，真空紫外灯内充入的特定气体能够在电场的作用下发射特定能量的光子。玻璃窗2采用特殊材料制备，能够透过一定波长的紫外光。真空紫外灯1发射的紫外光，透过玻璃窗2，由绝缘支撑腔体4的左端开口处进入到检测腔中。除了气体入口和气体出口处，检测腔的其他位置处都是密封的。牵引电极环的中间是空心的，其周壁嵌入设置在绝缘支撑腔体的周壁上。振荡电极一和振荡电极二的中间部分位于绝缘支撑腔体的中间空腔中，外端部安装在绝缘支撑腔体的周壁上，且振荡电极一和振荡电极二的外端部分别穿过绝缘支撑腔体的周壁与直流高压电源、振荡电压源相连。在本实施例中，牵引电极环的数量为两个，分别为图2中的牵引电极环一5a和牵引电极环二5b。气体入口和气体出口同轴设置，气体入口和气体出口位于至少一个牵引电极环中的最左侧一个牵引电极环的右侧，在本实施例中，气体入口和气体出口位于牵引电极环一5a和牵引电极环二5b之间。气体入口和气体出口用于载气3通过。

进一步的，所述振荡电极一6a和振荡电极二6b是一对叉指状电极或者是一对相互平行的多孔电极。所述振荡电极一6a和振荡电极二6b构成振荡电极组。振荡电极一接直流高压电源，振荡电极二施加振荡电压为占空比50％的对称方波，方波频率为100Hz～200kHz，幅值为0～2000V。

进一步的，还包括直流高压电源9、若干分压电阻和振荡电压源10；各个牵引电极环、振荡电极一6a分别经不同数量的分压电阻接直流高压电源9，所述振荡电极二6b接振荡电压源10；各个牵引电极环、振荡电极一6a以及收集电极板7上的电势递减，构成电势梯度。在本实施例中，在直流高压电源9与大地之间依次设置了四个分压电阻，依次是分压电阻一11a、分压电阻二11b、分压电阻三11c和分压电阻四11d。牵引电极环一5a连接在分压电阻一11a和分压电阻二11b之间的节点上，牵引电极环二5b连接在分压电阻二11b与分压电阻三11c之间的节点上，振荡电极一6a连接在分压电阻三11c与分压电阻四11d之间的节点上。分压电阻一～分压电阻四依次串联在直流高压电源9与大地之间。这样设计使牵引电极环一5a、牵引电极环二5b、振荡电极一6a和收集电极板7上的电势递减，可以检测正离子。当检测负离子时，可以选用负高压直流电源或将直流高压电源9和大地的位置互换。离子在电场梯度作用下向收集电极板7运动过程中，牵引电极环、振荡电极组和收集电极板7的电势梯度可以通过直流高压电源9经各分压电阻分压获得，各电极之间的电势差与电极间距成正比，从而在离子传输路径上形成匀强电场或近似匀强电场，减少离子传输过程损耗。待测物质流速不应过大，优选流速2L/min以内，以避免流场扰动引起湍流影响离子的初始分布。

进一步的，如图3所示，当振荡电极一6a和振荡电极二6b是一对叉指状电极时，振荡电极一6a和振荡电极二6b的结构相同，均包括纵向设置的连接部61以及垂直设置在连接部61内侧的若干相互平行的电极部62；所述电极部62的一端与连接部61相连，另一端设有凸起63，通过凸起63与绝缘支撑腔体锚定，确保电极平直；振荡电极一6a和振荡电极二6b均采用小于0.2mm的金属丝制成；振荡电极一6a和振荡电极二6b的各个电极部相互交错设置且相互平行，二者相邻的电极部之间的间距小于1mm。图3是纵向剖视图，振荡电极一6a和振荡电极二6b位于同一平面上。所述凸起63，起到固定、拉紧的作用，保证振荡电极与绝缘支撑腔体良好的连接。

进一步的，如图4所示，当振荡电极一6a和振荡电极二6b是一对相互平行的多孔电极时，二者的结构相同，均包括电极板和开设在电极板上的若干通孔；振荡电极一6a和振荡电极二6b的电极板相互平行，且两个电极板之间的间距为0.1～2mm，通孔的孔径为0.5～3mm。在保证机械性能、导电性的前提下，多孔电极的穿孔比尽可能大，以减少未施加振荡电压时总检测信号的强度损耗。

进一步的，所述控制器13的输出端分别与直流高压电源9、振荡电压源10的输入端相连；所述控制器13还连接有输入模块14、显示模块15和供电电源16。所述输入模块14，用于向控制器输入信息。所述显示模块15，用于显示检测结果。所述供电电源16，用于为检测仪仪器系统供电。

进一步的，所述绝缘支撑腔体4的材料为石英玻璃、陶瓷、peek材料中的任意一种。

载气3为包含待测物的空气，载气3通过自由扩散或者在气泵12的作用下进入真空紫外灯1的照射区，真空紫外灯1发出的高能紫外光穿过玻璃窗2照射到待测物上，使待测物电离产生离子。牵引电极环通过绝缘支撑腔体4与真空紫外灯1密封。通过直流高压电源9和四个分压电阻，分别给两个牵引电极环、振荡电极一6a、收集电极板7施加直流电压，形成稳定的电势梯度。以正离子检测为例，牵引电极环一5a、牵引电极环二5b、振荡电极一6a、收集电极板7上的电势依次降低。电离产生的离子在直流高压电源9施加在各分压电阻上分压形成的电势梯度作用下，向收集电极板7移动。牵引电极环一5a和牵引电极环5b之间，牵引电极环5b与振荡电极一6a之间、振荡电极一6a和收集电极板7之间分别形成一个电场，用于驱动电离产生的离子由气体入口处向收集电极板7运动。在穿过振荡电极一6a与振荡电极二6b形成的振荡电场时，离子的信号强度会发生振荡衰减。振荡电压源10振荡的电压幅值和电压周期的不同，会对离子信号的强度有影响，在不同的振荡电压源的电压幅值和电压周期下，不同性质的离子信号会穿过振荡电极一6a与振荡电极二6b构成的振荡电极组，到达收集电极板7上。收集电极板7在电场作用下捕获离子，将离子所带电荷经电流放大器8增益后形成电压输出。

本发明通过在振荡电极组的两个振荡电极间施加一定频率的振荡电压，优选的波形是方波，也可以采用三角波、正弦波或其他任意周期波形。部分离子在振荡电压作用下被振荡电极组捕获，随着振荡电压的增加，通过振荡电极组的离子信号降低，且随振荡电压增加或频率降低的速度与离子的迁移率相关。在获得振荡电压与离子信号强度变化关系的基础上，可以通过振荡电压与离子信号关系通过指纹特征对比方式直接分析待测物成分，也可以计算振荡电压下离子迁移率信息判断，或者通过机器学习的方法强化物质成分识别能力。

本发明还涉及一种上述光离子化检测仪的检测方法，该方法包括以下步骤：

(1)含有待测物质的载气由气体入口进入到检测腔中。待测物质随载气通过气体入口自由扩散或者是在气泵12作用下进入到检测腔中。

(2)真空紫外灯发出的紫外光照射到进入到检测腔中的含有待测物质的载气上，在紫外光的照射下，待测物质发生电离产生离子。在真空紫外灯的玻璃窗2附近，待测物分子在高能紫外光作用下发生电离产生离子。

(3)离子在直流高压电源9施加在分压电阻分压形成的电势梯度作用下，向收集电极板7移动。经串联在直流高压电源与大地之间的各分压电阻分压，牵引电极环、振荡电极组和收集电极板上的电势递减，形成电势梯度，从而使待测物质电离产生的离子由牵引电极环向收集电极板运动。通过给振荡电极一和振荡电极二施加稳定直流电压的方式，使振荡电极一或振荡电极二与牵引电极环和收集电极板上的电势形成电势梯度，在离子传输路径上形成匀强电场或近似匀强电场，从而获得无振荡衰减条件下离子信号强度。

(4)离子在电场梯度作用下向收集电极板运动过程中经过振荡电极组，在振荡电场作用下发生信号强度衰减，经振荡衰减的信号由电流放大器采集。通过振荡电压源给振荡电极二施加上振荡电压，在两个振荡电极之间形成振荡电场，当待测物质电离产生的离子经过振荡电极组时，在振荡电场的作用下，离子产生与振荡电场频率相同的振荡运动，发生信号强度衰减。

(5)待测物质电离产生的离子经振荡衰减后，部分离子通过振荡电极组，运动到收集电极板上，电流放大器采集收集电极板上的离子信号，并发送给控制器。离子产生电流信号由电流放大器将电荷信号放大并转换为电压信号，输入到控制器13。

(6)对振荡电压源的振荡电压幅值和振荡周期进行调整，控制器通过检测不同振荡电压幅值和振荡周期下的待测物质电离产生的离子在振荡电场下的运动规律，对待测物质进行定性检测。在振荡电压源10的作用下，实现不同物质离子信号衰减，离子信号强度随振荡电压幅值、频率变化情况经控制器13处理后在显示模块15展示。相关控制参数由输入模块14输入，系统供电由供电电源16提供。离子在振荡电场下的运动幅度和电场强度、振荡频率相关，振幅大的离子更容易被收集电极板捕获而不能通过振荡电极组，采用逐步增加振荡电压源的振荡电压幅值或在特定的振荡电压幅值时降低振荡频率的方式，对通过振荡电极组的离子信号进行衰减，从而获得待测物的检测信号随振荡电场频率、幅值的变化衰减情况特征，进而通过离子信号强度与振荡电压幅值、频率关系指纹特征比对分析待测物质，或者通过离子信号随振荡电压衰减规律计算离子迁移率信息，实现物质识别，或者是在待测物特性未知及成分较为复杂或离子信号随振荡电压衰减规律特征不明确的情况下，通过机器学习方法强化物质成分的识别能力，实现对待测物的定性检测。

如图5和图6所示，通过检测不同振荡电压幅值和振荡周期条件下，离子信号随振荡电压衰减规律，实现待测物的定性检测。当振荡频率相同时，离子迁移率大的离子a信号衰减速度比离子b更快。类似的，当振荡电极组振荡电压幅值相同，随着振荡周期增加(频率降低)，离子迁移率大的离子c信号衰减更快。因此，可以通过综合不同待测物质在真空紫外灯电离下产生的离子通过振荡电极组时的信号衰减规律实现对物质迁移率相关性质的初步判断，实现待测物质的定性检测。

本发明在光离子化检测技术基础上，通过增加振荡电极组的方法将振荡衰减引入系统，得到离子迁移率相关的离子信号衰减速度与振荡电场之间的关系，从而实现物质的识别，提供基于光离子化检测的定性、定量检测能力的小型化检测技术和物质检测方法。由于定性能力的引入，可以结合不同物质离子的相对电离效率，使光离子化定量检测更加精确。本发明适用于离子成分较为简单、迁移率特征明显时，在待测物特性未知及成分较为复杂时，或离子信号随振荡电压衰减规律特征不明确的情况下，通过机器学习方法强化物质成分的识别能力，实现对待测物的定性检测。光离子化探测的基本原理是利用惰性气体真空放电现象所产生的紫外线，使待测物质分子发生电离，并通过测量离子化后的气体所产生的电流强度，从而得到待测物质浓度。本发明采用真空紫外灯对待测物质进行电离，能够实现大部分挥发性有机物(VOCs)检测，而对环境本底如氮气、氧气等不起作用，具有灵敏度高、响应快、线性范围宽等特点。光离子化检测技术检测灵敏度达1PPB量级，比其他检测技术高一到两个数量级，在微量/痕量VOCs等环境污染气体检测领域得到越来越多的关注和使用。本发明所述的检测方法不仅可以实现待测物的定性判断，还可以在获取一定物质特性的基础上，通过对比待测物电离效率数据库，提高光电离检测技术定量检测的准确度。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种小型光离子化检测仪，其特征在于：包括真空紫外灯和安装在真空紫外灯右侧的检测腔；所述检测腔包括绝缘支撑腔体以及从左向右依次设置在绝缘支撑腔体上的至少一个牵引电极环、振荡电极组和收集电极板；所述振荡电极组包括振荡电极一和振荡电极二；所述收集电极板连接有电流放大器，所述电流放大器连接有控制器；所述绝缘支撑腔体的左端开设有紫外光入射口；所述绝缘支撑腔体的周壁上开设有气体入口和气体出口。

2.根据权利要求1所述的一种小型光离子化检测仪，其特征在于：所述振荡电极一和振荡电极二是一对叉指状电极或者是一对相互平行的多孔电极。

3.根据权利要求2所述的一种小型光离子化检测仪，其特征在于：还包括直流高压电源、若干分压电阻和振荡电压源；各个牵引电极环、振荡电极一分别经不同数量的分压电阻接直流高压电源，所述振荡电极二接振荡电压源；各个牵引电极环、振荡电极一以及收集电极板上的电势递增或递减，构成电势梯度。

4.根据权利要求1所述的一种小型光离子化检测仪，其特征在于：所述绝缘支撑腔体的材料为石英玻璃、陶瓷、peek材料中的任意一种。

5.根据权利要求2所述的一种小型光离子化检测仪，其特征在于：当振荡电极一和振荡电极二是一对叉指状电极时，振荡电极一和振荡电极二的结构相同，均包括纵向设置的连接部以及垂直设置在连接部内侧的若干相互平行的电极部；所述电极部的一端与连接部相连，另一端与绝缘支撑腔体锚定；振荡电极一和振荡电极二均采用小于0.5mm的金属丝制成；振荡电极一和振荡电极二的各个电极部相互交错设置且相互平行，二者相邻的电极部之间的间距小于1mm。

6.根据权利要求2所述的一种小型光离子化检测仪，其特征在于：当振荡电极一和振荡电极二是一对相互平行的多孔电极时，二者的结构相同，均包括电极板和开设在电极板上的若干通孔；振荡电极一和振荡电极二的电极板相互平行，且两个电极板之间的间距为0.1～2mm，通孔的孔径为0.5～3mm。

7.根据权利要求3所述的一种小型光离子化检测仪，其特征在于：所述控制器的输出端分别与直流高压电源、振荡电压源的输入端相连；所述控制器还连接有输入模块、显示模块和供电电源。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的光离子化检测仪的检测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)含有待测物质的载气由气体入口进入到检测腔中；

(2)真空紫外灯发出的紫外光照射到进入到检测腔中的含有待测物质的载气上，在紫外光的照射下，待测物质发生电离产生离子；

(3)经串联在直流高压电源与大地之间的各分压电阻分压，牵引电极环、振荡电极组和收集电极板上的电势形成电势梯度，从而使待测物质电离产生的离子由牵引电极环向收集电极板运动；

(4)通过振荡电压源给振荡电极二施加上振荡电压，在两个振荡电极之间形成振荡电场，当待测物质电离产生的离子经过振荡电极组时，在振荡电场的作用下，离子产生与振荡电场频率相同的振荡运动，发生信号强度衰减；

(5)待测物质电离产生的离子经振荡衰减后，部分离子通过振荡电极组，运动到收集电极板上，电流放大器采集收集电极板上的离子信号，并发送给控制器；

(6)对振荡电压源的振荡电压幅值和振荡周期进行调整，控制器通过检测不同振荡电压幅值和振荡周期下的待测物质电离产生的离子在振荡电场下的运动规律，对待测物质进行定性检测。

9.根据权利要求8所述的光离子化检测仪的检测方法，其特征在于：步骤(6)中所述的“控制器通过检测不同振荡电压幅值和振荡周期下的待测物质电离产生的离子在振荡电场下的运动规律，对待测物质进行定性检测”，具体包括以下步骤：采用逐步增加振荡电压源的振荡电压幅值或在特定的振荡电压幅值时降低振荡频率的方式，对通过振荡电极组的离子信号进行衰减，从而获得待测物的检测信号随振荡电场频率、幅值的变化衰减情况特征，进而，通过离子信号强度与振荡电压幅值、频率关系的指纹特征比对分析待测物质，或者通过离子信号随振荡电压衰减规律计算离子迁移率信息，实现物质识别，或者是在待测物特性未知及成分较为复杂或离子信号随振荡电压衰减规律特征不明确的情况下，通过机器学习方法强化物质成分的识别能力，实现对待测物的定性检测。

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