CN115096981A - 微孔正压进样离子迁移谱及进样方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微孔正压进样离子迁移谱及进样方法。该微孔正压进样离子迁移谱至少包括：微孔正压进样单元、漂移管、电离源及反应腔、高压模块、离子门及控制模块、漂移气循环泵及净化管、分压电路及保护模块、法拉第板、微电流放大器等部分；所述的微孔正压进样单元包括吸气进样装置、样品腔及预热装置、电磁阀和进样微孔。样品气由吸气进样装置吸入，吹扫并充满样品腔后，控制电磁阀关闭出气通道，样品气经预热处理后由吸气进样装置加压通过进样微孔进入反应腔。吹扫样品腔可减少残留气体的干扰；微孔正压进样可控制进样量，以避免进样时漂移管内气压波动和湿度上升，防止峰位漂移和峰形变化，在保证检出率的同时降低误报率。

Description

微孔正压进样离子迁移谱及进样方法

技术领域

本发明涉及离子迁移谱，具体的是一种微孔正压进样离子迁移谱及进样方法。

背景技术

离子迁移谱(Ion Mobility Spectrometer, IMS)是指利用离子在大气中的迁移率来识别化学物质的设备。离子迁移谱由于其易携带、快速检测和高灵敏度等特点，被广泛应用于爆炸物和毒品、工业有毒气体和军事毒剂的检测。应用离子迁移谱检测工业有毒气体和军事毒剂通常有两种进样方式。

一种是由进样泵直接吸气进样，包括正压进样和负压进样两种模式。正压进样如图1所示，进样泵直接吸取气态样品后，通过泵出气口的正压分流部分样品气进入离子迁移谱的反应腔。负压进样则如图2所示，进样泵吸走漂移管内部分气体后在漂移管内形成负压，从而将样品气经进样口吸入反应腔。无论是以上的正压进样模式还是负压进样模式，直接吸气进样都会引起漂移管内气压的大幅波动，同时会引入大量外部的潮湿空气，明显升高漂移管内湿度，从而导致峰位移动和峰形的变化。不仅会增加离子迁移谱的误报率，还会降低低浓度目标物的检出率。

另外一种则是利用半透膜渗透技术，检测透过半透膜的气态物质。此法可以隔绝外界的水汽及其他杂质，实现选择性进样，不会引起漂移管内气压波动，也不会增加漂移管内的湿度，但其缺点则是半透膜的渗透效率低，降低了低浓度目标物的检出率。

本发明所要解决的问题就是既要避免气压波动和湿度上升导致的峰位和峰形的变化，还要保证有高的进样效率。

发明内容

为克服了上述现有技术的缺点，本发明提供了一种微孔正压进样离子迁移谱及进样方法。所述的微孔正压进样离子迁移谱至少包括：微孔正压进样单元、漂移管、电离源及反应腔、高压模块、离子门及控制模块、漂移气循环泵及净化管、分压电路、栅极及保护模块、法拉第板、微电流放大器等；所述的微孔正压进样单元包括吸气进样装置、样品腔及预热装置、电磁阀和进样微孔。

进一步地，所述的微孔正压进样离子迁移谱，其特征在于，所述的吸气进样装置可以是吸气泵，也可以是微型风扇。

进一步地，所述的微孔正压进样离子迁移谱，其特征在于，所述的样品腔容积在0.1ml-5ml之间。

进一步地，所述的微孔正压进样离子迁移谱，其特征在于，所述的进样微孔的孔径在0.1mm-1mm之间，深度在0.2mm-10mm之间。

所述的微孔正压进样离子迁移谱的进样方法和时序如下：

当时间t=t1时，开启吸气进样装置；

当时间t1＜t＜t2时，将样品气吸入，吹扫并填充样品腔；

当时间t=t2时，关闭吸气进样装置；控制电磁阀关闭出气通道；

当时间t2＜t＜t3时，对样品腔内的样品气进行预热处理；

当时间t=t3时，开启吸气进样装置，加压样品腔，通过进样微孔将样品气推入反应腔；启动离子门，开始采集和处理数据;

当时间t=t4时，停止数据采集；关闭吸气进样装置；控制电磁阀开启出气通道，样品腔泄压。

如上所述，本发明微孔正压进样离子迁移谱及进样方法，引入了微孔正压进样单元和相应的进样方法和工作时序。进样分析前，用样品气吹扫样品腔，可减少残留气体的干扰；微孔正压进样可减小进样量，以避免进样过程对漂移管内气压和湿度的影响，避免峰位漂移和峰形的变化，可降低误报率并提高检出率。

附图说明

图1是直接吸气进样的正压模式示意图。

图2是直接吸气进样的负压模式示意图。

图3是本发明微孔正压进样离子迁移谱的结构示意图。

图4是本发明微孔正压进样离子迁移谱的进样方法和工作时序的示意图。

图5是本发明微孔正压进样离子迁移谱的吸气吹扫和填充样品腔的示意图。

图6是本发明微孔正压进样离子迁移谱的正压微孔进样的示意图。

图中：

1 漂移管

11 电离源

12 反应腔

13 高压模块

14 高压电极

15 离子门

16 离子门控制模块

17 分压电路

18 栅极

19 栅极保护模块

2 吸气进样装置

3 样品腔

31 预热装置

32 进样微孔

4 电磁阀

41 吸气进样装置控制信号

42 电磁阀控制信号

43 离子门控制信号

5 循环泵

6 漂移气干燥/过滤器

7 法拉第板

8 微电流放大器。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明的微孔正压进样离子迁移谱及进样方式作进一步说明。

如图3所示，微孔正压进样离子迁移谱至少包括：微孔正压进样单元、漂移管1、电离源11及反应腔12、高压模块13、离子门15及控制模块16、漂移气循环泵5及干燥/净化管6、分压电路17、栅极18及保护模块19、法拉第板7、微电流放大器8等部分；其中，微孔正压进样单元包括吸气进样装置2、样品腔3及预热装置31、电磁阀4和进样微孔32。

在本实施例中，吸气进样装置2为吸气泵，电磁阀4为常通型电磁阀，样品腔3的容积在0.5ml-1ml之间，进样微孔32的孔径为0.6mm，深度为5mm。

如图4所示，微孔正压进样离子迁移谱的进样方法和时序如下：

当时间t=t1时，开启吸气泵；

当时间t1＜t＜t2时，吸气泵将样品气吸入，吹扫并填充样品腔3；电磁阀4保持出气口通畅，样品气从出气口排出；进样微孔32前后压差极小，不足以推动样品气进入反应腔（如图5所示）；

当时间t=t2时，关闭吸气泵；启动电磁阀4，关闭出气通道；

当时间t2＜t＜t3时，对样品腔3内的样品气进行预热处理；

当时间t=t3时，电磁阀4保持出气通道为关闭状态；开启吸气泵，加压样品腔3，通过进样微孔32将样品气推入反应腔12；启动离子门，开始采集和处理数据（如图6所示）；

当时间t=t4时，停止数据采集；停止吸气；关闭电磁阀4，开启出气通道，样品腔3泄压。

样品气在样品腔3内进行预热处理，可以减小外部空气对漂移管的低温冲击。同时，可以促进样品气中气溶胶的挥发，提高样品气的浓度，提高检出率。在正压进样和数据采集阶段，进样微孔32有效限制了进样的流量，在保证进样效率的前提下，避免了样品气带来的气压和湿度的冲击，在保证检出率的同时大大降低了误报率。

本发明所提供的微孔正压进样离子迁移谱及进样方法对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种微孔正压进样离子迁移谱，其特征在于，所述的离子迁移谱至少包括：微孔正压进样单元、漂移管、电离源及反应腔、高压模块、离子门及控制模块、漂移气循环泵及净化管、分压电路、栅极及保护模块、法拉第板、微电流放大器等；所述的微孔正压进样单元包括吸气进样装置、样品腔及预热装置、电磁阀和进样微孔。

2.根据权利要求1所述的微孔正压进样离子迁移谱，其特征在于，所述的吸气进样装置可以是吸气泵，也可以是微型风扇。

3.根据权利要求1所述的微孔正压进样离子迁移谱，其特征在于，所述的样品腔的容积在0.1ml-5ml之间。

4.根据权利要求1所述的微孔正压进样离子迁移谱，其特征在于，所述的进样微孔的孔径在0.05mm-1mm之间，深度在0.2mm-10mm之间。

5.根据权利要求1-4所述的微孔正压进样离子迁移谱，其特征在于，进样方法和时序如下：

当时间t=t1时，开启吸气进样装置；

当时间t1＜t＜t2时，样品气吹扫并填充样品腔；

当时间t=t2时，关闭吸气进样装置；控制电磁阀关闭出气通道；

当时间t2＜t＜t3时，对样品腔内的样品气进行预热处理；

当时间t=t3时，开启吸气进样装置，加压样品腔，通过进样微孔将样品气推入反应腔；启动离子门，开始采集和处理数据;

当时间t=t4时，停止数据采集；关闭吸气进样装置；控制电磁阀开启出气通道，样品腔泄压。

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