CN115406951A - 可控制式掺杂剂加入方法、装置以及气体检测系统 - Google Patents
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Abstract
本申请属于化学物质分析检测的技术领域，涉及一种可控制式掺杂剂加入方法、装置以及气体检测系统，旨在解决掺杂剂的加入精准度难以控制的问题；方法包括基于第一输入指令，启动加热装置，为容纳装置中的硫酸铵提供热源；基于获取的加热温度，控制加热装置的加热周期，以使硫酸铵产生纯净氨气；在载气容纳腔体内实现纯净氨气与载气的混合，通过进气管路输入至离子迁移谱仪中的迁移区，纯净氨气的流动方向与离子迁移谱仪中离子的定向漂移方向相反；基于第二输入指令，关闭加热装置，以停止向离子迁移谱仪中迁移区的纯净氨气输送；本申请以纯净氨气作为掺杂剂进行迁移管内迁移区的输入，掺杂物质单一，掺杂方式简单，且能精准控制掺杂剂的添加。
Description
技术领域
本申请涉及化学物质分析检测的技术领域，尤其是涉及一种可控制式掺杂剂加入方法、装置以及气体检测系统。
背景技术
离子迁移谱作为20世纪70年代出现的痕量物质分离检测技术，其响应时间短，检测灵敏度高，结构简单，在快速检测行业应用广泛。
为了提高离子的选择性，现有技术公开的方案采用循环气路进行掺杂剂的添加，虽然简单易操作，但掺杂量难以精准把控，并且在整个离子迁移谱仪的迁移管内，会使整个载气气路一直存在掺杂剂，当待检测样品无需掺杂时，气路难以清理干净，且掺杂浓度较大，对离子迁移谱本底峰影响较大，影响检测精准度。
发明内容
为了解决掺杂剂的加入精准度难以控制的问题，本申请提供一种可控制式掺杂剂加入方法、装置以及气体检测系统。
本申请的第一方面提供的一种可控制式掺杂剂加入方法采用如下的技术方案：
一种可控制式掺杂剂加入方法，包括以下步骤:
基于第一输入指令，启动加热装置，为容纳装置中的硫酸铵提供热源；
基于温度检测装置获取的加热温度信息，控制所述加热装置的加热周期，使所述容纳装置处于预设温度范围，以使所述硫酸铵产生纯净氨气；
在载气容纳腔体内实现所述纯净氨气与载气的混合，通过进气管路输入至离子迁移谱仪中的迁移区，所述纯净氨气的流动方向与离子迁移谱仪中离子的定向漂移方向相反；
基于第二输入指令，关闭加热装置，以停止向离子迁移谱仪中迁移区的纯净氨气输送。
通过采用上述技术方案，在离子迁移谱需要掺杂剂时，控制加热温度，使硫酸铵热分解后产生纯净氨气，以纯净氨气作为掺杂剂进行迁移管内迁移区的输入，掺杂物质单一，掺杂方式简单，且能精准控制掺杂剂的添加。
优选地，所述预设温度范围为
通过采用上述技术方案，当需要掺杂氨气的状态时，通过该预设温度范围，保证硫酸铵热分解产生的气体只有氨气，掺杂剂只有氨气，不含二氧化碳和水等杂质，不会因为掺杂而引入其它杂质对反应离子造成影响。
优选地，所述加热装置设置于所述容纳装置的底部；
所述加热装置的加热面大于所述容纳装置的底面面积。
通过采用上述技术方案，保证对容纳装置的均匀加热。
优选地，所述温度检测装置设置于所述容纳装置的侧壁；
所述温度检测装置包括一个或多个温度传感器；
当所述温度传感器为多个时，多个所述温度传感器均匀设置。
通过采用上述技术方案，便于精准地检测容纳装置被加热后的温度，实现对加热装置的加热温度或者加热时长的精准控制，保证容纳装置内的硫酸铵的热分解温度始终在预设范围内。
优选地，所述容纳装置为不锈钢管。
通过采用上述技术方案，导热效率好，有效提高硫酸铵的热分解效率。
优选地，所述容纳装置的顶部设置有渗透膜以及旋拧件，所述渗透膜覆设于所述容纳装置的顶部，并通过所述旋拧件与所述容纳装置固定。
通过采用上述技术方案，通过渗透膜的厚度设置控制输出的氨气的浓度，简单高效。
优选地，所述载气容纳腔体具有容纳所述容纳装置的腔室；
所述腔室的入口端设置有过滤装置，以将输入的载气过滤为纯净空气。
通过采用上述技术方案，保证载气的无掺杂。
优选地，所述旋拧件为螺帽；所述容纳装置的端部周侧开设有与所述螺帽的内螺纹匹配的外螺纹。
通过采用上述技术方案，旋拧设置，便于拆卸。
本申请的第二方面提供了一种可控制式掺杂剂加入装置，包括
总控中心；
载气容纳腔体，容纳纯净空气；
设置于所述载气容纳腔体内部的容纳装置，所述容纳装置的内部放置有硫酸铵；所述容纳装置开设有出口，所述出口设置有渗透膜；
加热装置，设置于所述容纳装置的底部，以提供热源；所述加热装置与所述总控中心信号连接；
温度检测装置，设置于所述容纳装置的侧部，以实时获取所述容纳装置的温度信息，并传输至所述总控中心；
在第一工作状态下，所述总控中心控制所述加热装置启动，并基于所述温度检测装置获取的实际温度控制所述加热装置的工作状态直至获取的实际温度处于预设温度范围内；
所述硫酸铵热分解产生的纯净氨气与纯净空气混合后通过进气管路输入至离子迁移谱仪中的迁移区，所述纯净氨气的流动方向与离子迁移谱仪中离子的定向漂移方向相反；
在第二工作状态下，所述总控中心控制所述加热装置关闭，载气容纳腔体内的纯净空气通过进气管路输入至离子迁移谱仪中的迁移区，以提供迁移载气。
通过采用上述技术方案，实现掺杂剂的可控输入，保证掺杂剂只有氨气，不含二氧化碳和水等杂质，不会因为掺杂其它杂质，不会对反应离子造成影响。
本申请的第三方面提供了一种气体检测系统，包括离子迁移谱仪，还包括所述的可控制式掺杂剂加入装置，所述进气管路与所述离子迁移谱仪中迁移管的迁移区后端连通设置。
通过采用上述技术方案，保证输入的纯净氨气在迁移管的迁移区内逆向流动，提高在迁移区内漂移离子的选择性，提高检测精度和效率，高效、便捷、无污染。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：本发明在离子迁移谱需要掺杂剂时，可以精准控制加热温度，使硫酸铵热分解后产生纯净氨气，以纯净氨气作为掺杂剂进行迁移管内迁移区的输入，掺杂物质单一，掺杂方式简单，且能精准控制掺杂剂的添加；在不需要掺杂剂时，关闭加热装置，停止氨气的产生，保证系统内载气的纯净，满足不同检测需求。
附图说明
图1是本申请中的气体检测系统的结构示意图。
附图标记说明：11、电离反应区；12、迁移区；10、进样管路；20、出气管路；30、离子门；40、过滤装置；50、探测器；61、载气容纳腔体；62、容纳装置；63、加热装置；64、温度检测装置；65、螺帽；66、进气管路。
具体实施方式
以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。
参照图1，本申请的一方面提供了一种气体检测系统，包括离子迁移谱仪，还包括可控制式掺杂剂加入装置，该装置的进气管路与离子迁移谱仪中迁移管的迁移区12后端连通设置；迁移管包括电离反应区11和迁移区12，电离反应区11与迁移区12之间设置有离子门30，在工作状态下，被测样品在载气的带动下由进样管路10进入电离反应区11，电离成离子后并不能直接进入迁移区12，而是先集结在离子门30的前部，当离子门30开启时，才能同步进入迁移区12中进行漂移。电离反应区11还开设有出气口，该出气口通过出气管路20与外部设备连通；迁移区12设置有用于检测的探测器50。
在本实施例中，即该装置的进气管路设置在靠近探测器50的区域，保证输入的纯净氨气在迁移管的迁移区12内逆向流动，提高在迁移区12内漂移离子的选择性，提高检测精度和效率，高效、便捷、无污染。
具体地，可控制式掺杂剂加入装置包括总控中心、载气容纳腔体61、容纳装置62、加热装置63以及温度检测装置64，其中，加热装置63和温度检测装置64均与总控中心信号连接，通过总控中心实现智能化控制。
载气容纳腔体61用于容纳纯净空气，或者通过外部管路进行载气的供应，在外部管路与载气容纳腔体61之间设有过滤装置40，经过过滤装置40过滤后的载气为纯净的空气，实现无掺杂的过程检测。
载气容纳腔体61具有容纳容纳装置62的腔室；腔室的入口端设置有过滤装置40，以将输入的载气过滤为纯净空气。
容纳装置62设置于载气容纳腔体61的内部，容纳装置62的内部放置有硫酸铵；容纳装置62开设有出口，该出口设置在顶部并且覆设有渗透膜，通过渗透膜的厚度控制纯净氨气掺杂的浓度。
加热装置63设置于容纳装置62的底部，以提供热源；加热装置63的加热面大于容纳装置62的底面面积，保证对容纳装置62的均匀加热。
温度检测装置64设置于容纳装置62的侧部，以实时获取容纳装置62的温度信息，并传输至总控中心；温度检测装置64包括一个或多个温度传感器；当温度传感器为多个时，多个温度传感器均匀设置，便于精准地检测容纳装置62被加热后的温度，实现对加热装置63的加热温度或者加热时长的精准控制，保证容纳装置62内的硫酸铵的热分解温度始终在预设范围内。
在第一工作状态下，总控中心控制加热装置63启动，并基于温度检测装置64获取的实际温度控制加热装置63的工作状态直至获取的实际温度处于预设温度范围内；硫酸铵热分解产生的纯净氨气与纯净空气混合后通过进气管路输入至离子迁移谱仪中的迁移区12，纯净氨气的流动方向与离子迁移谱仪中离子的定向漂移方向相反，实现掺杂剂的可控输入，保证掺杂剂只有氨气，不含二氧化碳和水等杂质，不会因为掺杂其它杂质，不会对反应离子造成影响。
在第二工作状态下，总控中心控制加热装置63关闭，载气容纳腔体61内的纯净空气通过进气管路输入至离子迁移谱仪中的迁移区12，以提供迁移载气。
在本实施例中，容纳装置62优选为不锈钢管，其导热效率好，有效提高硫酸铵的热分解效率。
容纳装置62的顶部设置有渗透膜以及旋拧件，渗透膜覆设于容纳装置62的顶部，并通过旋拧件与容纳装置62固定，通过渗透膜的厚度设置控制输出的氨气的浓度，简单高效，保证载气的无掺杂。
在本实施例中，旋拧件优选为螺帽65，渗透膜直径大小和螺帽65内径大小相同，可作为密封作用；容纳装置62的端部周侧开设有螺帽65的内螺纹匹配的外螺纹，旋拧设置，便于旋拧件的拆卸以及渗透膜的更换。
在本实施例中，加热装置63优选为加热棒。
在本申请中，当进样管路10的进气口测试样品是毒剂，爆炸物等需要掺杂的样品时，将掺杂装置中的加热棒加热，温度升到250-300℃，通过进气管路进的载气中就加入了只含有纯净氨气的掺杂剂，且在掺杂装置中有渗透膜，可以控制纯净氨气掺杂的浓度；当进样管路10的进气口测试样品是有毒有害气体不需掺杂的样品，将掺杂装置的加热棒关闭，此时无氨气释放，在过滤装置40过滤后的载气为纯净的空气，实现无掺杂的过程检测。
本申请还公开了一种可控制式掺杂剂加入方法，包括以下步骤:
基于第一输入指令，启动加热装置，为容纳装置中的硫酸铵提供热源，以使容纳装置中的硫酸铵产生热分解，并且分解产物中的气体只有氨气。
基于温度检测装置获取的加热温度信息，控制加热装置的加热周期，使所述容纳装置处于预设温度范围，以使硫酸铵产生纯净氨气。其中，预设温度范围为
当需要掺杂氨气的状态时，通过该预设温度范围，保证硫酸铵热分解产生的气体只有氨气，掺杂剂只有氨气，不含二氧化碳和水等杂质，不会因为掺杂而引入其它杂质对反应离子造成影响。
在载气容纳腔体内实现纯净氨气与载气的混合，通过进气管路输入至离子迁移谱仪中的迁移区，纯净氨气的流动方向与离子迁移谱仪中离子的定向漂移方向相反。
基于第二输入指令，关闭加热装置，以停止向离子迁移谱仪中迁移区的纯净氨气输送。
本申请实施例一种可控制式掺杂剂加入方法的实施原理为：通过本申请公开的方法，在离子迁移谱需要掺杂剂时，控制加热温度，使硫酸铵热分解后产生纯净氨气，以纯净氨气作为掺杂剂进行迁移管内迁移区的输入，掺杂物质单一，掺杂方式简单，且能精准控制掺杂剂的添加。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可控制式掺杂剂加入方法，其特征在于：包括以下步骤:
基于第一输入指令，启动加热装置(63)，为容纳装置(62)中的硫酸铵提供热源；
基于温度检测装置(64)获取的加热温度信息，控制所述加热装置(63)的加热周期，使所述容纳装置(62)处于预设温度范围，以使所述硫酸铵产生纯净氨气；
在载气容纳腔体(61)内实现所述纯净氨气与载气的混合，通过进气管路输入至离子迁移谱仪中的迁移区(12)，所述纯净氨气的流动方向与离子迁移谱仪中离子的定向漂移方向相反；
基于第二输入指令，关闭加热装置(63)，以停止向离子迁移谱仪中迁移区(12)的纯净氨气输送。
2.根据权利要求1所述的可控制式掺杂剂加入方法，其特征在于：所述预设温度范围为
3.根据权利要求1所述的可控制式掺杂剂加入方法，其特征在于：所述加热装置(63)设置于所述容纳装置(62)的底部；
所述加热装置(63)的加热面大于所述容纳装置(62)的底面面积。
4.根据权利要求1所述的可控制式掺杂剂加入方法，其特征在于：所述温度检测装置(64)设置于所述容纳装置(62)的侧壁；
所述温度检测装置(64)包括一个或多个温度传感器；
当所述温度传感器为多个时，多个所述温度传感器均匀设置。
5.根据权利要求1所述的可控制式掺杂剂加入方法，其特征在于：所述容纳装置(62)为不锈钢管。
6.根据权利要求5所述的可控制式掺杂剂加入方法，其特征在于：所述容纳装置(62)的顶部设置有渗透膜以及旋拧件，所述渗透膜覆设于所述容纳装置(62)的顶部，并通过所述旋拧件与所述容纳装置(62)固定。
7.根据权利要求6所述的可控制式掺杂剂加入方法，其特征在于：所述载气容纳腔体(61)具有容纳所述容纳装置(62)的腔室；
所述腔室的入口端设置有过滤装置(40)，以将输入的载气过滤为纯净空气。
8.根据权利要求5所述的可控制式掺杂剂加入方法，其特征在于：所述旋拧件为螺帽(65)；
所述容纳装置(62)的端部周侧开设有与所述螺帽(65)的内螺纹匹配的外螺纹。
9.一种可控制式掺杂剂加入装置，其特征在于：包括
总控中心；
载气容纳腔体(61)，容纳纯净空气；
设置于所述载气容纳腔体(61)内部的容纳装置(62)，所述容纳装置(62)的内部放置有硫酸铵；所述容纳装置(62)开设有出口，所述出口设置有渗透膜；
加热装置(63)，设置于所述容纳装置(62)的底部，以提供热源；所述加热装置(63)与所述总控中心信号连接；
温度检测装置(64)，设置于所述容纳装置(62)的侧部，以实时获取所述容纳装置(62)的温度信息，并传输至所述总控中心；
在第一工作状态下，所述总控中心控制所述加热装置(63)启动，并基于所述温度检测装置(64)获取的实际温度控制所述加热装置(63)的工作状态直至获取的实际温度处于预设温度范围内；所述硫酸铵热分解产生的纯净氨气与纯净空气混合后通过进气管路输入至离子迁移谱仪中的迁移区(12)，所述纯净氨气的流动方向与离子迁移谱仪中离子的定向漂移方向相反；
在第二工作状态下，所述总控中心控制所述加热装置(63)关闭，载气容纳腔体(61)内的纯净空气通过进气管路输入至离子迁移谱仪中的迁移区(12)，以提供迁移载气。
10.一种气体检测系统，包括离子迁移谱仪，其特征在于：还包括权利要求9所述的可控制式掺杂剂加入装置，所述进气管路与所述离子迁移谱仪中迁移管的迁移区(12)后端连通设置。
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2022
- 2022-09-13 CN CN202211110568.XA patent/CN115406951A/zh active Pending
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