CN113950622A - 传感器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于分析流体样本的传感器系统和方法。所述传感器系统包括壳体(220)，其具有用于使流体样本进入壳体的入口、用于使流体样本离开壳体的出口以及在壳体内的用于使流体样本在入口和出口之间流动的流体样本路径。所述传感器系统还包括电离器(210)，其在壳体的外部，并且用于在流体样本路径上的第一位置处电离流体样本以生成样本离子；离子迁移过滤器(212)，其至少部分地位于壳体内，并且用于在流体样本路径上的第二位置处过滤生成的样本离子；和探测器(214)，其位于壳体的外部，并且用于在流体样本路径上的第三位置处探测穿过离子迁移过滤器的样本离子。
Description
技术领域
本发明涉及用于分析流体样本的传感器系统和方法。
背景技术
使用离子迁移系统来电离气体的能力对于包括许多化学探测应用的广泛应用是有用的。将气体样本电离然后分离成可单独探测的组成部分的电离技术被广泛用于气体组分感测。两种已知的示例是离子迁移谱法(IMS)和场非对称离子迁移谱法(FAIMS)，其也称为差分迁移谱法(DMS)。离子迁移探测技术通常非常适合于测量气体混合物的痕量成分，该气体混合物通常由载气和以低浓度(例如，百万分率或十亿分率水平)混合的附加气体组成。
也可以在一定气体压力范围(包括接近一个大气的压力)内有效地使用离子迁移技术。这使得离子迁移技术特别适用于测量空气中的低水平杂质。样本气体穿过电离器以生成离子化分子总体，然后以某种方式操纵这些离子化分子，所述方式包括在探测离子化分子之前根据其在电场中的行为来分离或选择这些离子化分子。通常使用的电离器包括放射源、诸如紫外线灯的基于光的装置、以及诸如电晕放电电离器的静电装置。
在分析应用中使用DMS时，DMS谱的稳定性和重复性是重要问题，如Krylov等人在《国际质谱学杂志》第279期(2009年)的第119页至125页的“差分迁移谱法中的温度效应(Temperature effects in differential mobility spectrometry)”中所解释的。包括湿度在内的各种因素影响离子迁移的场依赖性并改变DMS谱中的峰值位置是已知的。
本申请人已经意识到需要解决离子迁移系统的湿度问题。
发明内容
根据本发明，提供了如所附权利要求所阐述的设备。本发明的其它特征将从从属权利要求和以下描述中变得明了。
我们描述了一种传感器系统，包括：壳体，其具有用于使流体样本进入所述壳体的入口、用于使所述流体样本离开所述壳体的出口、以及在所述壳体内的用于所述流体样本在所述入口和所述出口之间流动的流体样本路径；电离器，其在所述壳体外部，并且用于在所述流体样本路径上的第一位置处电离所述流体样本，以生成样本离子；离子迁移过滤器，其至少部分地位于所述壳体内，并且用于在所述流体样本路径上的第二位置处过滤生成的样本离子；和探测器，其位于所述壳体外部，并且用于在所述流体样本路径上的第三位置处探测穿过所述离子迁移过滤器的样本离子。
电离器和探测器都是外部的，即没有部件位于壳体内，因此没有部件位于流体样本路径内。换句话说，当流体样本穿过系统时，电离器和探测器不与流体样本接触。因此，电离器和探测器不需要由避免污染的材料涂覆或形成，并且可以更便宜地制造。
所述壳体可以至少部分地由介电材料形成，以及可以完全由介电材料形成。壳体可以至少部分地由透明材料形成，以及可以是完全透明的。壳体可以包括玻璃，以及可以完全由玻璃形成。玻璃是相对便宜和普通的透明介电材料。
所述壳体可以包括由至少一个间隔件分隔的第一层和第二层。流体样本路径可以在第一层和第二层之间。第一层和第二层可以大致为板状。第一层和第二层可以与一个或多个间隔件一体形成，或者可以单独形成并使用合适的技术粘合在一起。
所述电离器可以是介电阻挡电离器。电离器可以包括第一电极和第二电极。壳体可以包括邻近于第一和第二电极中的至少一者(或两者)的介电材料。换句话说，壳体在电极之间形成建立离子放电所需的介电阻挡物。第一和第二电极可以安装至壳体的相对的外表面。例如，第一电极可以安装到壳体的第一层的外表面，第二电极可以安装到壳体的第二层的外表面。第一电极和第二电极中的至少一者可以部分地嵌入壳体内，并且可以通过壳体与流体样本路径分离。
离子过滤器可以包括电极层，该电极层定位在壳体内的流体样本路径中。电极层可以是单一层，例如单片，或者可以是多个层。一个或多个电极层可以包括多个机械地分离的电极。可替代地，一个或多个电极层可以包括多个交叉指状电极。在极性相反的电极之间限定有离子通道。可以通过壳体形成通孔以连接到壳体内的电极层。可以密封通孔以防止流体样本与离子过滤器的其它部件(例如驱动系统)之间的接触，所述其它部件位于壳体外部。
可以将补偿场和弥散场施加到离子过滤器以过滤生成的离子。该系统还可以包括将补偿场和弥散场施加到离子过滤器的驱动信号系统。可以认为补偿场和弥散场分离(即过滤)离子过滤器内的离子。
该系统还可以包括辐射源，该辐射源位于流体样本路径外侧的，并且用于在离子过滤器附近辐射离子。壳体在辐射源和流体样本路径之间的一部分可以由透明材料制成，即对通过壳体传输到流体样本路径的辐射而言是透明的材料。
所述探测器可以是飞过电感电荷计数器。所述探测器可以测量输出离子电流。
传感器系统可以是谱系统，更具体地，可以是场非对称离子迁移系统。该系统可以提取随补偿场和弥散场变化的测量输出的峰值强度的谱。
我们还描述了一种分析流体样本的方法，该方法包括：使所述流体样本沿着壳体内的流体样本路径穿行；利用电离器在所述流体样本路径上的第一位置处电离所述流体样本，以生成样本离子；利用离子迁移过滤器在所述流体样本路径上的第二位置处过滤生成的样本离子；以及利用探测器在所述流体样本路径上的第三位置处探测穿过所述离子迁移过滤器的离子；其中，所述电离器和所述探测器在所述壳体的外部并且在所述流体样本路径的外侧。
可以具有泵，以使流体样本沿着流体样本路径穿行。该方法还可包括使辐射传输通过所述壳体的透明部分，以从所述生成的样本离子中激发目标离子。
应当理解，以上关于该方法描述的特征也适用于所述系统。
附图说明
为了更好地理解本发明，并说明可以如何实施本发明的实施例，现在将仅以示例的方式参考所附示意图，其中：
图1A是谱系统的示意图；
图1B是图1A的系统中的离子过滤器内的通道的示意图；
图1C是图1A的谱系统的替代性示意图；
图2A和图2B是谱系统的侧视图和剖视图；
图3和图4是谱系统的替代性布置的侧视图；以及
图5是使用谱系统的方法的流程图。
具体实施方式
图1A至图1C示出了频谱系统的示意图，该系统可以是微型装置，如Wilks等人在《国际离子迁移谱杂质(Int.J.Ion Mobil Spec)》的第15期(2012年)的第199至222页的“微型超高场离子迁移光谱仪的特性”中所描述的微型装置。如图1A所图示的，气体流入电离器10，然后生成的离子穿过离子过滤器12。该离子过滤器将离子分离，因此可以将其称为离子分离器。在所例示的示例中，离子过滤器具有多个离子通道，每个离子通道具有小的间隙宽度(约为30μm(微米)至50μm的间隙宽度g)以及相对短的长度(例如约为300μm的长度L)。所述间隙表面由高导电性硅(或类似的材料)制成，并且通过引线键合而电连接到硅表面上的金属焊盘。从离子分离器出来的离子由离子探测器14探测。已知的是温度和压力将影响结果，因此在系统中还可以包括温度传感器16和/或压力传感器18。这些装置被示意地图示在输出气流上，但是也可以结合到该装置内的其它适当位置。
如图1B所示出的，将振荡电场施加至离子分离器。施加低压脉冲时长t(s)、高压脉冲时长τ(s)和峰值电压VD的可变高压不对称波形，以建立VD/g(kVcm-1)的可变场。离子分离器内的每个离子的迁移率在低场迁移K0与高场迁移KE之间振荡，高场迁移率与低场迁移率之间的差被称为ΔK。不同化学物质的离子将具有不同的ΔK值，离子采用净纵向漂移路径长度(dh-dt)通过离子过滤器，该长度由它们的高场和低场漂移速度(vD(h)和vD(l))以及高场和低场脉冲时长所决定。只有处于“平衡”状态的离子，例如图1B中的中间离子，才会从离子分离器中出来，并且被离子探测器探测到。接触到离子通道两侧的离子将不会被探测到。在所施加的波形的顶部施加偏置直流“调谐电压”(Vc)，以实现对峰值电压VD的微调，从而抵消特定ΔK的离子所经历的漂移。
如图1C示意性示出的，该系统包括生成离子的电离器110。驱动信号系统130将非对称波形和调谐电压施加到离子过滤器112，以对如上所述生成的离子进行过滤。由探测器114探测来自离子过滤器112的输出离子。来自探测器114的输出被发送到处理器120，处理器120可以是本地的(即，在离子过滤器内)或远程的(即，在单独的计算机/服务器中)。处理器适于提取数值参数，这些数值参数有助于对离子进行化学探测、识别、分类和/或量化。例如，该处理器可以被配置以生成输出，其中将探测器处的离子电流的测量值绘制成由被称为弥散场ED(kVcm-1)的非对称波形所得到的施加电场与由被称为补偿场EC(kVcm-1)的直流(DC)电压所得到的施加电场的函数。所述处理器也可以接收来自系统中的传感器116a、116b(例如压力或温度传感器)的输入。该谱输出也可以被可替代地表示为在m补偿场和n弥散场设置下的离子电流测量值的m×n矩阵。可以将输出与先前收集的类似输出的数据库140进行比较，以确定已经探测到的离子的性质。所述数据库可以位于具有光谱仪壳体的存储器中，例如位于壳体内的PCB上。
图2A和图2B是示出了谱系统的详细布置的示意性侧视图和剖视图。该系统包括具有入口222的壳体220，流体样本经由入口222进入壳体220。壳体220限定空腔，如箭头所示，存在从入口222经由空腔到出口224的流动路径。空腔因此也可以称为通道。壳体可以包括第一(下)层230和第二(上)层232，第一(下)层230和第二(上)层232由一对相对设置的间隔件234、236分隔。两个层总体上可以是板状的。入口222通过第一间隔件234形成，出口通过第二间隔件234形成。第一层230和第二层232可被认为形成壳体的壁。壳体可以被整体地形成为单独部件，或者可替代地形可以成为以任何合适的方法(例如烧结)结合在一起的分离层和间隔件。壳体很小，例如限定具有3cm长、1cm高和7mm宽的空腔。应当理解，这些数值仅仅是说明性的。
在入口的下游，具有电离器210，该电离器210电离流体样本，以在如图2B所示的壳体内的空腔的电离区域中生成离子。如图2A所示，电离器的所有部件位于空腔外部，因此位于流体样本和生成的离子的流动路径的外侧。在该布置中，电离器210可以是介电阻挡电晕放电电离器。如本领域所已知的，介电阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，DBD)是由绝缘介电阻挡物分离的两个电极之间的放电。典型的DBD装置包括高压产生器、高压电极、接地电极和邻近高压电极的介电阻挡物。在介电阻挡物和接地电极之间发生放电。例如由Brandenburg在“介质阻挡放电：等离子体源上的过程以及机制和单丝的理解(dielectric barrier discharges:progress on plasma sources and on theunderstanding of regimes and single filaments)”(《等离子体源科学和技术》，第5期，第26卷，由IOP出版有限公司出版)中描述了DBD装置。
在该布置中，电离器可包括：在壳体220的第一层230的外面上的第一电极226以及在壳体220的第二层232的外面上的第二电极228，以提供相对的电极。第一电极226可以是接地电极，第二电极228可以是高压电极，反之亦然。两个电极可以如图所示大体上为板状或具有可替代的合适形状。在这种布置中，壳体本身为电离器提供介电阻挡物。因此，壳体的至少一个层(例如邻近高压电极的层)可以由具有合适的介电常数的介电材料形成，该介电材料用于在介电层的内表面上产生电晕放电。介电常数可以在3至10之间。例如，介电材料可以是玻璃。两个层可以由相同的材料形成，从而在每个电极上提供介电阻挡物(或层)。可替代地，层可以由不同的材料制成。材料可以是透明的，例如允许光辐射进入壳体，如下所述，并且该材料还可以将电极与壳体内的离子电隔离。合适材料的其它示例包括氯丁橡胶(neoprene)(聚氯戊烯(polychloropene))、云母或MylarTM(双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯(biaxially-oriented polyethylene terephthalate))。
如图所示，电极安装至壳体的表面。可以通过任何合适的方法(例如或阳极接合)进行安装。还将理解，电极可以至少部分地或完全地嵌入壳体内，例如用于更紧凑的设计。当嵌入时，壳体层的至少一部分通过壳体的至少一部分将电极中的至少一者(通常两者)与空腔分离。以这种方式，嵌入的电极仍然与表面内的离子隔离。
在电离器210的下游，该系统包括离子过滤器212(也称为离子迁移过滤器)，该离子过滤器212由如上所述的施加非对称波形和调谐电压的驱动信号系统驱动。如图2B中示意性示出的，离子过滤器212包括多个通道，在该布置中所述多个通道示意性示出为平行的。离子过滤器212的通道必须位于离子过滤器212执行其功能的流体路径内。离子过滤器212的沟道可以形成在单个(例如单片式)电极层中，或者可以形成在两个或更多个电极层之间。在这种布置中，为了使流体路径内的离子过滤器212的部件最小化，仅使在其中限定通道的电极在壳体内。驱动系统位于壳体的外部，因此需要提供通孔236以将离子过滤器212连接到驱动系统。通孔236可以是射频(RF)通孔，用于向空腔内的电极部分发送射频信号，并且当通孔236如图所示穿过第一层230时，该通孔236需要被密封。
离子过滤器212可以具有任何合适的布置。仅作为示例，在US2016/336159、WO2019/069089、WO2019/048886和WO2019/097234中描述了离子过滤器，例如，可以在极性相反的交叉指状电极之间形成离子通道。可替代地，每个离子通道可形成有彼此分离的离散相对极性电极。可以涂覆通道并且可以在分离通道之前涂覆涂层(例如使用UV曝光)。电极可以附接到另一间隔件235，该间隔件235在壳体的相对内表面之间，并且在图2A中示意性地示出。
如该布置所示，加热器238可位于壳体的第二层232的外表面上的外部。加热器238可以是蛇形加热器或任何合适的加热器。加热器238与离子过滤器212的通道对准，并因此可用于改变离子通道内的温度，以影响过滤结果。可选的加热器240也可以结合成与入口对准。同样，该加热器位于外部，在这种情况下，其位于壳体的第一层230的外表面和第二层232的外表面上。
来自离子过滤器212的输出离子由探测器214在邻近出口224的探测器区域中探测。来自探测器214的输出被发送到处理器(未示出)并如上所述。如图所示，探测器214的所有部件安装在空腔外部，例如安装在壳体的外表面上。探测器214可以是任何合适的探测器，例如飞过感应电荷探测器，例如CSEM技术报告2016(CSEM Technical report 2016)的第15页中所描述的。
如上所述，除离子过滤器的离子通道之外的所有部件位于流动路径的外侧。换句话说，外部部件不与空腔的任何可能与流体样本和/或由其产生的离子接触的湿润内表面接触。
图3示出了替代性的布置，其中，图2A的系统安装有在壳体220的一个表面上的控制板300(其可以是印刷电路板(PCB))以及在壳体相对表面上的泵(pump)302。如上所述，壳体可以是绝缘块。共同的特征具有相同的附图标记，并且不再对其详细描述。控制板300包括连接到电离器210的控制电路310。图3示出了第一电极226经由连接器336电连接到控制板330，但是应当理解，也存在到第二电极228的连接。
板300还包括连接到离子过滤器212的驱动电路312。连接器338从通孔235延伸到驱动电路312。图3示出了单个连接和单个通孔，但是应当理解，可以有多个这种连接和通孔。例如，可以利用多个通孔将壳体的第一层图案化，所述多个通孔钻通穿过壳体并且涂覆/填充有金(或其他类似的合适导体)，或者在其中插入导电迹线(例如金)，由此可以单独/共同地形成与电极的必要连接。驱动电路312还可以驱动加热器238，并且因此可以以任何合适的方式连接。可替代地，在电路板上可以存在单独的电路来驱动加热器238、240中的一者或两者，但是应当理解，也可以存在到第二电极228的连接。
板300还包括传感器电路314，该传感器电路314连接到探测器214并且可以将来自探测器的输出传递到板上的处理器。在这种布置中，存在多个连接器338，所述多个连接器338将探测器的独立部件连接到传感器电路314。探测器214因此可以包括多个单独的传感器。可替代地，连接器的数量可以是不同的，以匹配探测器的性质。
控制板300邻近于壳体的第一层230。虽然第一层230在附图中被示出为下层，但在使用中其可以是前层。泵302被示意性地示出并且邻近于壳体的第二层232。虽然第二层232在附图中被示出为上层，但在使用中其可以是后层。泵302连接到壳体220，以通过入口沿着通过空腔的流体路径抽吸空气，并通过出口将空气排出。泵302还可以连接到控制板300，以控制泵并调节通过系统的流动。
图4示出了替代性的布置，其中图2A的系统安装有在壳体220的一侧上的控制板300以及在壳体的相对侧上的光源402。共同的特征具有相同的附图标记，并且不再对其详细描述。
光源402与离子滤光器212对准并且可以是红外线(IR)光源。光源402因此照射生成的离子，并且可以对辐射(也称为激发)进行选择，以激发已生成的特定离子。因此，壳体对于所使用的辐射而言至少需要在光源的位置处是透明的。光源可以在离子过滤器212的附近，例如如图所示与离子过滤器对准或在离子过滤器之前。光源402可以连接到用于离子过滤器212的驱动电路312，或者可以连接到控制板300上的单独的控制电路。
还存在加热器338，该加热器338与离子过滤器212对准，如图2A和图3所示，但在这种布置中，加热器338邻近于壳体的第一层230，而不是第二层232。加热器338和/或光源402可用于改变离子通道内的条件(例如温度)，以改变离子过滤器的性能，例如如本申请人在WO2019/058115中所描述的。
图5是示出了使用上述谱系统中的一者的步骤的流程图。在第一步骤S500，例如通过如上所述的壳体中的入口将流体样本引入系统。该流体样本可以沿着流体路径或流动路径通过壳体被泵送到出口。在接下来的步骤S502，电离所述流体样本以生成样本离子。如上所述，所述电离器在壳体外部，即电离器的任何部件都不在壳体内或流体路径内。可以使用介质阻挡放电电离器来完成电离。在壳体内的电离区域中生成所述样本离子，即在流体路径上的位于入口下游的第一位置处生成所述样本离子。
然后在步骤S504，使用如上所述的离子过滤器过滤生成的样本离子。该过滤发生在流体路径上的位于第一位置下游的第二位置处。离子过滤器的至少一部分(例如具有离子通道的一个或多个电极层)被安装在壳体中、流体路径内。可选地，样本离子可以在被过滤之前或当它们被过滤时被照射(例如利用UV辐射或其他激发方式)。换句话说，可以存在有位于离子过滤器附近(例如恰好在离子过滤器的上游或与离子过滤器对准)的激发(或辐射)源。
在步骤S506，使用如上所述的探测器(即使用在壳体外部的探测器，同时电离器的任何部件都不在壳体内或流体路径内)探测穿过离子过滤器的剩余离子。探测器可以是如上所述的感应电荷探测器。可以在位于离子过滤器下游的流体路径上的第三位置处的探测器区域中进行探测。
然后在步骤S508，可以将来自探测器的输出与来自系统的任何必要信息一起处理。例如，可以生成弥散场ED(kVcm-1)针对补偿场EC的曲线图，可以提取有助于离子的化学探测、识别、分类和/或量化的数值参数，并且可以基于传感器结果来建议对系统的加热和/或辐射进行的改变。
本文描述的示例性实施例中的至少一些可以部分地或全部地使用专用特定用途的硬件来构建。本文使用的诸如“处理器”或“控制器”之类的术语可以包括但不限于执行某些任务或提供相关联的功能的硬件设备，例如分立式或集成式部件形式的电路、现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。在一些实施例中，所描述的元素可以被配置成驻留在有形的、持久性的、可寻址的存储介质上，并且可以被配置成在一个或多个处理器中执行。在一些实施例中，这些功能性元素可以例如包括组件(例如软件组件、面向对象的软件组件、类组件和任务组件)、进程、函数、属性、过程、子例程、程序代码段、驱动、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表、队列和变量。尽管已经参考本文讨论的组件、模块和单元来描述示例性实施例，但是这些功能性元素可以组合成更少的元素或者被分离成额外的元素。本文已经描述了可选特征的各种组合，并且应当理解的是，所描述的特征可以以任何合适的组合进行组合。特别地，任何一个示例性实施例中的特征可以适当地与任何其他实施例中的特征进行组合，除非这些组合是互斥的。贯穿于本申请全文，术语“包括”或“包含”意为包括规定的一个或多个部件，但不排除存在有其他部件。
注意的是，对于与本申请有关的与本申请全文同时提交或在其之前提交的并且供公众公开查阅的所有文件和文档，其所有内容通过引用并入本文。
本申请中披露的所有特征(包括任何随附权利要求、摘要和附图)和/或由此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合方式进行组合，但至少部分这些特征和/或步骤中的至少部分相互排斥的组合除外。
除非另有明确说明，否则本申请中披露的每个特征(包括任何随附权利要求、摘要和图纸)可由具有相同、等效或类似目的的替代特征替换。因此，除非另有明确说明，否则所披露的每个特征仅为等效或类似特征的通用系列的一个示例。
虽然已经示出和描述了本发明的几个优选实施例，但是本领域技术人员将理解，可以在不脱离本发明的范围的情况下进行各种改变和修改，如所附权利要求中所限定的。
Claims (16)
1.一种传感器系统，包括：
壳体，其具有用于使流体样本进入所述壳体的入口、用于使所述流体样本离开所述壳体的出口、以及在所述壳体内的用于使所述流体样本在所述入口和所述出口之间流动的流体样本路径；
电离器，其在所述壳体外部，并且用于在所述流体样本路径上的第一位置处电离所述流体样本，以生成样本离子；
离子迁移过滤器，其至少部分地位于所述壳体内，并且用于在所述流体样本路径上的第二位置处过滤生成的样本离子；和
探测器，其位于所述壳体外部，并且用于在所述流体样本路径上的第三位置处探测穿过所述离子迁移过滤器的样本离子。
2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述壳体至少部分地由介电材料形成。
3.根据权利要求1或2所述的传感器系统，其中，所述壳体至少部分地由透明材料形成。
4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中，所述壳体包括玻璃。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中，所述壳体包括由至少一个间隔件分隔的第一层和第二层，并且所述流体样本路径在所述第一层和所述第二层之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中，所述电离器是包括第一电极和第二电极的介电阻挡电离器。
7.根据权利要求6所述的传感器系统，其中，所述壳体包括邻近于所述第一电极和所述第二电极中的至少一者的介电材料。
8.根据权利要求6或7所述的传感器系统，其中，所述第一电极和所述第二电极安装至所述壳体的外表面。
9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中，所述离子过滤器包括电极层，所述电极层定位在所述壳体内的所述流体样本路径中。
10.根据权利要求9所述的传感器系统，其中，所述电极层包括多个机械地分离的电极。
11.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中，形成有穿过所述壳体以连接到所述壳体内的所述电极层的通孔。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的传感器系统，其中，还包括辐射源，所述辐射源位于所述流体样本路径的外侧，并且用于在所述离子过滤器附近辐射离子。
13.根据权利要求12所述的传感器系统，其中，所述壳体在所述辐射源和所述流体样本路径之间的一部分由透明材料制成。
14.根据前述权利要求中任一项所述的传感器系统，其中，所述探测器是飞过感应电荷计数器。
15.一种分析流体样本的方法，所述方法包括：
使所述流体样本沿着壳体内的流体样本路径穿行；
利用电离器在所述流体样本路径上的第一位置处电离所述流体样本，以生成样本离子；
利用离子迁移过滤器在所述流体样本路径上的第二位置处过滤生成的样本离子；以及
利用探测器在所述流体样本路径上的第三位置处探测穿过所述离子迁移过滤器的离子；
其中，所述电离器和所述探测器在所述壳体的外部并且在所述流体样本路径的外侧。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，还包括，使辐射传输通过所述壳体的透明部分，以从所述生成的样本离子中激发目标离子。
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