CN115494142A - 分析系统 - Google Patents

Abstract

提供一种分析系统，包括：分析模块，适用于检测和/或分析待测气体；选择模块，适用选择分析模块的工作模式；以及动力气体供应模块，设置在所述分析模块的外部。动力气体供应模块包括：气源，适用于提供用于驱动所述分析系统的管路中的气体移动的动力气体；以及废气净化和平衡装置，适用于将来自于所述分析模块的废气净化成清洁气体、并利用所述清洁气体平衡所述分析模块与外部管路的气压。采用废气净化和平衡装置实现分析系统中的气路气压平衡和隔离，受外界气压影响小，检测气体的进样对分析模块中的离子迁移谱仪和质谱仪的冲击小，有效数据量得到提升。

Description

分析系统

技术领域

本公开的实施例涉及一种分析系统，特别涉及一种以多种方式检测样品的分析系统。

背景技术

目前，基于集束气相色谱串联离子迁移谱技术的分析系统可基本上满足海关的旅客检查和货检通道对动物、植物、食品的快速不开箱的查验工作。在这种分析系统中，通过色谱的初步分离，再经过离子迁移系统的二次分离，待测物将会得到保留时间和迁移时间组成的二维数据。由于不同物质极性和离子的碰撞截面积不尽相同，所以会得到一个良好的区分。

但是，在上述分析系统中，直接吸气进样方案会导致分析气路气压波动，造成数据干扰。另外，由于受到分辨率的限制，峰容量有限，在面对复杂气味时往往出现信号相互叠加干扰现象。

发明内容

本公开的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

根据本公开的一个方面的实施例，提供一种分析系统，包括：分析模块，适用于检测和/或分析待测气体；选择模块，适用选择分析模块的工作模式；以及动力气体供应模块，设置在所述分析模块的外部。动力气体供应模块包括：气源，适用于提供用于驱动所述分析系统的管路中的气体移动的动力气体；以及废气净化和平衡装置，适用于将来自于所述分析模块的废气净化成清洁气体、并利用所述清洁气体平衡所述分析模块与外部管路的气压。

根据本公开的一种实施例，所述废气净化和平衡装置包括：壳体、以及连通至所述壳体内的废气入口、废气出口、清洁气体入口和清洁气体出口；输入管，所述输入管的第一端与所述废气入口连通；以及输出管，所述输出管的第一端与废气出口连通，所述输入管的第二端与所述输出管的第二端部分地重叠并且二者之间存在间隙，以允许来自于清洁气体入口的清洁气体通过所述间隙流入所述输出管。

根据本公开的一种实施例，所述壳体包括筒体、以及安装在所述筒体两端的两个密封盖。所述废气入口和清洁气体出口设置在所述两个密封盖中的一个上，所述废气出口和清洁气体入口设置在两个密封盖中的另一个上。

根据本公开的一种实施例，所述废气净化和平衡装置还包括连接在所述废气出口和清洁气体入口之间的第一泵和第一过滤器，从所述废气出口抽吸出的废气并经第一过滤器过滤成清洁气体之后输入到清洁气体入口。

根据本公开的一种实施例，所述分析模块包括：连接盘，检测气体输入到所述连接盘中；离子迁移谱仪，适用于从所述连接盘接收检测气体；以及质谱仪，适用于从所述连接盘接收检测气体。

根据本公开的一种实施例，从所述离子迁移谱仪和质谱仪的废气出口排出的废气通过第一升压泵输送到所述废气净化和平衡装置的废气入口。

根据本公开的一种实施例，所述废气净化和平衡装置的清洁气体出口与所述离子迁移谱仪的迁移气入口通过流量分配气阻连通。

根据本公开的一种实施例，所述气源包括高压缓冲室，所述高压缓冲室通过第一截止阀与所述废气净化和平衡装置的废气入口连通。

根据本公开的一种实施例，所述选择模块包括多个二位三通阀，通过所述多个二位三通阀中的至少一个二位三通阀的导通状态的切换，选择所述分析系统的工作模式。

根据本公开的一种实施例，所述选择模块适用于选择所述分析系统执行对采样气体的检测和对吸附在擦拭纸上的待测样品的检测。

根据本公开的一种实施例，所述选择模块适用于选择所述分析系统执行对采样气体的快速检测工作模式。在快速检测工作模式期间，采样气体被来自于废气净化和平衡装置的清洁气体出口的清洁气体的气流输送到分析模块的中央连接盘处，由离子迁移谱仪和/或质谱仪实现对采样气体的检测。

根据本公开的一种实施例，所述选择模块适用于选择所述分析系统执行对采样气体的精细检测工作模式。在精细检测工作模式期间，采样气体被来自于废气净化和平衡装置的清洁气体出口的清洁气体的气流通过色谱柱输送到分析模块的中央连接盘处，由离子迁移谱仪和/或质谱仪实现对采样气体的精细检测。

根据本公开的一种实施例，所述选择模块还包括擦拭进样口，所述擦拭进样口由一半透膜分为上部气路和下部气路，所述上部气路适用于容纳吸附有待测样品的测试纸，并通过加热将随吸附的待测样品转换成检测气体；所述下部气路的一端与废气净化和平衡装置的清洁气体出口可操作地连通，所述下部气路的另一端经过一个三通与连接盘连通。

根据本公开的一种实施例，所述选择模块适用于选择所述分析系统执行对测试纸的擦拭进样工作模式。在擦拭进样工作模式期间，采样气体被来自于废气净化和平衡装置的清洁气体出口的清洁气体的气流将位于半透膜下部气路中的检测气体吹扫至连接盘，由质谱仪和/或离子迁移谱仪对由擦拭纸生成的检测气体进行检测。

根据本公开的一种实施例，所述选择模块适用于选择所述分析系统执行待机工作模式。在待机工作模式期间，来自于高压缓冲室的清洁气体从废气净化和平衡装置的废气入口进入废气净化和平衡装置，从废气净化和平衡装置的清洁气体出口排出的第一部分清洁气体的一部分通过多个二位三通阀中的一部分和色谱柱到达分析模块。

根据本公开的一种实施例，所述气源还包括适用于检测所述气净化装置内的气压的第一气压变送器。在待机工作模式期间，由电控系统根据第一气压变送器测量的废气净化和平衡装置内的压力选择性地开启和关闭所述第一截止阀，以保持气路起始点的气压在工况范围内。

根据本公开的一种实施例，所述气源还包括与所述分析模块连通的真空缓冲室，所述选择模块适用于选择所述分析系统执行载样和气压匹配工装模式。在载样和气压匹配工作模式期间，由真空缓冲室的负压将采样气体直接吸入选择模块的第一二位三通阀、至第四二位三通阀、之间的管路，并实现采样气体的气压与分析模块的气压匹配。

根据本公开的一种实施例，所述选择模块适用于选择所述分析系统执行气体进样管路快速清洁工作模式。在气体进样管路快速清洁工作模式期间，选择模块的采样气体的进样管路处于开放状态并与分析模块物理隔离，高压缓冲室内高压的洁净气体形成高速气流通过所述进样管路反吹样品管内残留的采样气体。

根据本公开的一种实施例，所述选择模块适用于选择所述分析系统执行擦拭进样口清洁工作模式。在擦拭进样口清洁工作模式期间，高压缓冲室中的高压的洁净气体吹扫擦拭进样口的上部气路。

根据本公开的一种实施例，分析系统还包括标定模块，所述标定模块包括：标定罐，适用于容纳或产生标准气体；第八二位三通阀，连接在所述高压缓冲室和标定罐之间；以及第三截止阀，连接在所述选择模块和标定罐之间。

根据本公开的一种实施例，所述选择模块适用于选择所述分析系统执行校准工作模式。在校准工作模式期间，高压缓冲室中的高压洁净气体流经标定罐、并携带标定罐中的标准气体进入选择模块的第一二位三通阀至第四二位三通阀之间的管路，标准气体被来自于废气净化和平衡装置的清洁气体出口的清洁气体的气流输送到分析模块的中央连接盘处，由离子迁移谱仪和/或质谱仪实现对标准气体的检测和校准。

附图说明

图1示出了本公开的一种示例性实施例的分析系统的原理性方框图；以及

图2示出了本公开的一种示例性实施例的废气净化和平衡装置的简易示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。

根据本公开的一种总体上的发明构思，提供一种分析系统，包括：适用于检测和/或分析待测气体的分析模块；适用选择分析模块的工作模式的选择模块；以及设置在所述分析模块的外部的动力气体供应模块，所述动力气体供应模块包括：适用于提供用于驱动所述分析系统的管路中的气体移动的动力气体的气源；以及适用于将来自于所述分析模块的废气净化成清洁气体、并利用所述清洁气体平衡所述分析模块与外部管路的气压的废气净化和平衡装置。

根据本公开的一种实施例，提供一种适用于在诸如公安、司法、监狱、海关、边检、缉私缉毒、机场、重要政府机关、重要安保机构、军事基地、领事馆、重要人物住所通道、重要会议场馆等处所时，对毒有害气体、熏蒸剂、高燃气体、痕量毒品、爆炸物等危险物质进行检测的分析系统。

图1示出了本公开的一种示例性实施例的分析系统的原理性方框图。

在一种实施例中，如图1所示，分析系统包括：适用于检测和/或分析待测气体的分析模块300；适用选择分析模块300的工作模式的选择模块100；以及设置在所述分析模块300的外部的动力气体供应模块300。动力气体供应模块300包括气源和废气净化和平衡装置401，气源适用于提供用于驱动所述分析系统的管路中的气体移动的动力气体；以及废气净化和平衡装置401适用于将来自于所述分析模块300的废气净化成清洁气体、并利用所述清洁气体平衡所述分析模块300与外部管路的气压。

在一种示例性实施例中，所述分析模块300包括连接盘305、离子迁移谱仪(IonMobility Spectrometry，IMS)和质谱仪310。将被检测的检测气体输入到所述连接盘305中；离子迁移谱仪适用于从所述连接盘305接收检测气体。质谱仪310适用于从所述连接盘305接收检测气体。离子迁移谱仪例如包括阳离子迁移谱仪306和阴离子迁移谱仪307，例如可以采用一体化陶瓷双模式迁移管。可根据实际需要，使用双迁移管或双迁移管双质量分析器的方案实现正负模式同时检测。离子迁移谱仪具有便携、快速、灵敏及可产业化等优点，广泛应用于测量毒有害气体和/或危化品的存在和剂量。在一种实施例中，参见图1，分析模块300还包括与连接盘 305连通的色谱柱301，例如集束毛细管色谱柱。

图2示出了本公开的一种示例性实施例的废气净化和平衡装置的简易示意图。

在一种示例性实施例中，所述废气净化和平衡装置401包括：壳体、以及连通至所述壳体内的废气入口4014、废气出口4016、清洁气体入口 4017和清洁气体出口4013、输入管4011和输出管4012，所述输入管4011 的第一端(图2中的左端)与所述废气入口4014连通。输出管4012的第一端(图2中的右端)与废气出口4016连通，所述输入管4011的第二端(图2中的右端)与所述输出管的第二端(图2中的左端)部分地重叠并且二者之间存在间隙，以允许来自于清洁气体入口4017的清洁气体通过所述间隙流入所述输出管4012。

在一种示例性实施例中，如图2所示，所述壳体包括筒体4018、以及安装在所述筒体4018两端的两个密封盖4019。一般地，制作简体和密封盖的材料具有足够的刚性且不散发干扰检测的异味，例如包括，但不限于，聚四氟乙烯，不锈钢等。所述废气入口4014和清洁气体出口4013设置在所述两个密封盖中的一个(例如图2中左侧的密封盖)上，所述废气出口 4016和清洁气体入口4017设置在两个密封盖中的另一个(例如图2中右侧的密封盖)上。另外，在密封盖4019上设置气压检测孔4015，以利用第一压力变送器416对壳体内的气压进行检测。

在一种实施例中，所述废气净化和平衡装置401还包括连接在所述废气出口4016和清洁气体入口4017之间的第一泵402和第一过滤器403，从所述废气出口抽吸出的废气并经第一过滤器过滤成清洁气体之后输入到清洁气体入口，从而实现对废气的回收和净化。第一泵402可以是柱塞泵或隔膜泵。

在一种实施例中，用于输送废气的废气入口4014和废气出口4016的输入管4011和输出管4012在废气的流动方向上对齐。清洁气体入口4017 设置在废气出口4016附近，例如都设置在位于右侧的密封盖4019上，以减少壳体内的腔室的死体积，减少开机时的清洁时间。在工作期间，废气由废气输入口4014注入，并经过由部分重叠的输入管4011和输出管4012 形成的套管结构，从废气出口4016排出。该套管结构最内层为供废气流动。通过控制输入管4011和输出管4012的管径之间的差值和及其交叠的长度，调整第一泵402对主动废气回收带来的气压影响。在废气回收过程中，废气回收流速需大于废气流入速度。此时在输入管4011和输出管4012 交叠处会产生流向第一泵402的气流，同时壳体的腔室内的洁清洁气体会补充缺少的废气进气流量并完全抑制废气扩散到输入管4011和输出管 4012之外的腔室中。废气经过第一过滤器403过滤后从清洁气体入口4017 处返回壳体内的腔室，完成废气的过滤过程。由于输入管4011和输出管 4012交叠处存在气体流量的自动补偿，也就是说，输出管中不足的气流可以通过清洁气体补充。因此废气出口4016中的气体流速变化不会较大影响废气入口4014中的废气气流，稳定了整套装置中的气体流速，同时保证了废气完全经过第一过滤器403。

在一种实施例中，参见图1，从所述离子迁移谱仪306、307的废气排出口311、309、和质谱仪310的废气出口排出的废气流入缓冲室313、再通过第一升压泵405输送到所述废气净化和平衡装置401的废气入口4014，以在废气净化和平衡装置401内净化成清洁气体。在缓冲室313上设有第二压力变送器314，以对离子迁移谱仪306、307的废气排出口311、309、和质谱仪310的废气出口处的气压进行检测。

在一种实施例中，所述废气净化和平衡装置401的清洁气体出口4013 与所述离子迁移谱仪的迁移气入口通过三通409和流量分配气阻308、312 连通。

在一种实施例中，所述气源包括高压缓冲室410、设置在高压缓冲室 410和废气净化和平衡装置的废气入口4014之间的第一截止阀404、以及适用于检测所述气净化装置401内的气压第一压力变送器416，所述高压缓冲室通过第一截止阀404与所述废气净化和平衡装置401的废气入口 4014连通。由第二泵412经第二过滤器411向高压缓冲室410内提供带压的清洁气体，来自于高压缓冲室的清洁气体通过第一截止阀404流动到废气净化和平衡装置401，以对分析系统的部分部件进行清洁。在第一升压泵405、第一截止阀404和废气入口4014设有三通406。通过利用电控系统调整第一升压泵405的转速，同时在非分析时段选择性第一截止阀404，将高压缓冲室410中的高压的清洁气体补充至气路，完成分析系统与外界气压的隔离。

在一种实施例中，所述选择模块100还包括擦拭进样口108，所述擦拭进样口由一半透膜分为上部气路和下部气路，所述上部气路适用于容纳吸附有待测样品的测试纸，并通过加热将随吸附的待测样品转换成检测气体；所述下部气路的一端与废气净化和平衡装置的清洁气体出口可操作地连通，所述下部气路的另一端经过一个四通112与连接盘连通。

在一种实施例中，参见图1，所述选择模块100包括多个二位三通阀 101-107，通过所述多个二位三通阀中的至少一个二位三通阀的导通状态的切换，选择所述分析系统的工作模式。具体而言，多个二位三通阀包括第一二位三通阀101、以及第二二位三通阀102、第三二位三通阀103、第四二位三通阀104、第五二位三通阀105、第六二位三通阀106、第七二位三通阀107。第一二位三通阀101在1端口接受采样气体，第一二位三通阀 101的共用端口与第二二位三通阀102的共用端口连通。第二二位三通阀102的端口0与第三二位三通阀103的共用端口连通，第二二位三通阀102 的端口1通过三通304与连接盘305连通，三通304的一个端口连接至连接盘305。第三二位三通阀103的端口1与第四二位三通阀104的共用端口连通，第三二位三通阀101的端口0通过四通303与色谱柱301连通，在四通303的一个端口与第三压力变送器302，以检测色谱柱入口处的气压。

进一步地，第六二位三通阀106的共用端口通过第二过滤器415、缓冲器407和第二升压泵408与废气净化和平衡装置401的清洁气体出口 4013连通，以接受来自于清洁气体出口的一部分清洁气体。第五二位三通阀105的共用端口通过三通111与废气净化和平衡装置401的清洁气体出口4013连通，以接受来自于清洁气体出口的一部分清洁气体，第五二位三通阀105的端口1连接至三通304。第七二位三通阀107的共用端口通过气阻110和三通106与废气净化和平衡装置401的清洁气体出口4013 连通，以接受来自于清洁气体出口的一部分清洁气体。第六二位三通阀106 的端口1、第五二位三通阀105的端口0和第一二位三通阀101的端口0 通过三通109彼此连通，第六二位三通阀106的端口0连接至四通303。第七二位三通阀107的端口0连接至擦拭进样口108的下部气路，第七二位三通阀107的端口1、擦拭进样口108的下部气路和连接盘305之间设有三通112。

在一种实施例中，参见图1，所述气源还包括通过三通207与所述分析模块的第四二位三通阀104的端口1连通的真空缓冲室413，由真空泵 414在真空缓冲室413内形成真空。分析系统还包括标定模块200，所述标定模块包括：适用于容纳标准气体的标定罐202；连接在所述高压缓冲室410和标定罐202之间的第八二位三通阀201，即高压缓冲室410连接至第八二位三通阀201的共用端口，第八二位三通阀201的端口1连接至标定罐202；以及通过三通207连接在所述选择模块100的第四二位三通阀104的端口1和标定罐之间的第三截止阀206。在所述擦拭进样口108 的上部气路和标定罐202之间依次连接第二截止阀205、气阻204和四通 203，第八二位三通阀201的端口0通过四通203与第四二位三通阀104 的端口0连通。

在本公开实施例在分析系统中，气流动力主要由第一升压泵405和第二升压泵408提供。从废气净化和平衡装置401的清洁气体出口4013输出的洁净气体的一部分输出至第五二位三通阀105和第七二位三通阀 107，以向擦拭进样口108提供进样和快速检测的载气。从废气净化和平衡装置401的清洁气体出口4013输出的洁净气体的另一部分经过用于气流平衡的流量分配气阻312和308输入离子迁移谱仪，形成迁移气。从废气净化和平衡装置401的清洁气体出口4013输出的洁净气体的最后一部分经过第二升压泵408升压后，在过滤器415处二次过滤，形成洁净的高压载气，以匹配精细检测气路中的集束毛细管色谱柱301的气阻。位于中央的连接盘305接收来自于第一二位三通阀101的采样气体或者来自于擦拭进样口108的气化的采样气体，作为检测气体被分配至连接盘305两侧的迁移管和下方的质谱仪310。检测完成后，排出的废气分别从所述离子迁移谱仪306、307的用于气流平衡的废气排出口311、309、和质谱仪310 的废气出口注入缓冲室313。排出的废气最后由第一升压泵405完成升压后，反向注入废气净化和平衡装置401的废气入口4014，完成整个循环。

在本公开实施例的分析系统的气路中，第一气压变送器416、第二气压变送器302和第三气压变送器314分别监测清洁气体入口处的压力、色谱柱301入口前的压力和分析模块的出口处的压力。通过电控系统调整第一升压泵405和第二升压泵408的转速，同时在非分析时段选择性开启第一截止阀406，将高压缓冲室410中的高压的洁净空气补充至气路，完成整套分析系统与外界气压的隔离。高压缓冲室410中的高压的清洁气体由泵411压缩空气并经过过滤器411过滤得到。由于过滤器411工作在高气压下，所以根据克劳修斯-克拉伯龙方程，其吸收效率得到提升，寿命得到延长。采样气体提取使用的真空由真空泵414提供，与真空泵414相连的真空缓冲室413降低了对真空泵414的功率需求，可满足间歇进样的同时不降进样速度。

在一种实施例中，所述选择模块100适用于选择所述分析系统执行对采样气体的检测和对吸附在擦拭纸上的待测样品的检测。

在一种实施例中，所述选择模块100适用于选择所述分析系统执行对采样气体的快速检测工作模式。在快速检测工作模式期间，采样气体被来自于废气净化和平衡装置401的清洁气体出口4013的清洁气体的气流输送到分析模块300的中央连接盘305处，由离子迁移谱仪306和或307、和/或质谱仪310实现对采样气体的检测。

在一种实施例中，所述选择模块100适用于选择所述分析系统执行对采样气体的精细检测工作模式。在精细检测工作模式期间，采样气体被来自于废气净化和平衡装置401的清洁气体出口4013的清洁气体的气流通过色谱柱301输送到分析模块300的中央连接盘305处，由离子迁移谱仪306和或307、和/或质谱仪310实现对采样气体的精细检测。

在一种实施例中，所述选择模块100适用于选择所述分析系统执行对测试纸的擦拭进样工作模式。在擦拭进样工作模式期间，采样气体被来自于废气净化和平衡装置401的清洁气体出口4013的清洁气体的气流将位于擦拭进样口108的半透膜下部气路中的检测气体吹扫至连接盘305，由离子迁移谱仪306和或307、和/或质谱仪310对由擦拭纸上样品生成的检测气体进行检测。

在一种实施例中，所述选择模块100适用于选择所述分析系统执行待机工作模式。在待机工作模式期间，来自于高压缓冲室410的清洁气体从废气净化和平衡装置410的废气入口4014通过打开的第一截止阀404进入废气净化和平衡装置410，从废气净化和平衡装置410的清洁气体出口 4013排出的第一部分清洁气体的一部分通过多个二位三通阀中的一部分 (例如第六二位三通阀106)和色谱柱301到达分析模块300。

在一种实施例中，在待机工作模式期间，由电控系统根据第一气压变送器416测量的废气净化和平衡装置401内的压力选择性地开启和关闭所述第一截止阀404，以保持气路起始点的气压在工况范围内。

在一种实施例中，所述选择模块100适用于选择所述分析系统执行载样和气压匹配工装模式。在载样和气压匹配工装模式期间，由真空缓冲室 413的负压将采样气体直接吸入选择模块100的第一二位三通阀101至第四二位三通阀104之间的管路，并实现采样气体的气压与分析模块300 的气压匹配。

在一种实施例中，所述选择模块100适用于选择所述分析系统执行气体进样管路快速清洁工作模式。在气体进样管路快速清洁工作模式期间，选择模块100的采样气体的进样管路处于开放状态并与分析模块300物理隔离，高压缓冲室410内高压的洁净气体形成高速气流通过第八二位三通阀201、和包括第四二位三通阀104、第三二位三通阀103、第二二位三通阀102和第一二位三通阀101的进样管路反吹样品管内残留的采样气体。

在一种实施例中，所述选择模块100适用于选择所述分析系统执行擦拭进样口清洁工作模式。在擦拭进样口清洁工作模式期间，高压缓冲室410 中的高压的洁净气体通过第八二位三通阀201、四通203、气阻104和打开的第二截止阀205吹扫擦拭进样口的上部气路。

在一种实施例中，所述选择模块100适用于选择所述分析系统执行校准工作模式。在校准工作模式期间，高压缓冲室410中的高压洁净气体流经标定罐202、并携带标定罐中的标准气体进入选择模块的第一二位三通阀101至第四二位三通阀104之间的管路，标准气体被来自于废气净化和平衡装置410的清洁气体出口4013的清洁气体的气流输送到分析模块 100的中央连接盘305处，由离子迁移谱仪306和或307、和/或质谱仪 310实现对标准气体的检测和校准。

参见参照图1，详细描述本公开实施例的分析系统的工作模式。

首先，分析系统100处于待机工作模式。在待机工装模式期间。第一截止阀404导通，其它所有截止阀处于关闭状态，第一至第八二位三通阀都处于端口0。此时，来自于高压缓冲室410的清洁气体从废气净化和平衡装置401的废气入口4014进入废气净化和平衡装置401，使得废气净化和平衡装置401不执行气体净化操作，从废气净化和平衡装置401的清洁气体出口4013排出的第一部分清洁气体的一部分通过第一三通111、第七二位三通阀107、第一二位三通阀101、第二二位三通阀102、第三二位三通阀103、四通303、色谱柱301最后到达分析模块300，保持系统的洁净。第一截止阀404由电控系统根据第一气压变送器416测量的废气净化和平衡装置401内的压力选择性地开启和关闭，以保持气路起始点的气压在工况范围内。第一截止阀404只在待机和清洁操作处于开启状态。

之后，分析系统100进入载样和气压匹配工装模式。在此工装模式期间，第一二位三通阀101、第三二位三通阀103和第四二位三通阀104同时切换至端口1；由真空泵414保持真空缓冲室413内的负压，并通过第二三通207将采样气体直接吸入第一二位三通阀101至第四二位三通阀 104之间的管路；载样完成后，第二二位三通阀102和第五二位三通阀105同时切换至端口1上，其余的第一二位三通阀101、第三二位三通阀103、第四二位三通阀104、第六二位三通阀106和第七二五三通阀107同时切换至端口0，此时内部气路连接但并不形成循环，因此，完成采样气体的气压与分析模块的气压匹配。

之后，执行快速检测工装模式。在此工作模式期间，在采样气体和分析模块的气压匹配完成后，将第五二位三通阀105切换至端口0，来自于废气净化和平衡装置401的清洁气体出口4013的清洁气体的气流将流经第一二位三通阀101和第二二位三通阀102之间的管路，采样气体被清洁气体的气流输送到分析模块300的中央连接盘305处，由离子迁移谱仪306 和/或307、和/或质谱仪310完成检测，对采样气体的检测。可以理解，在快速检测工作模式期间，输入分析模块的检测气体为采样气体。

之后，执行精细检测工作模式。在快速检测工装模式完成后，将第五二位三通阀105和第六二位三通阀106切换至端口1，同时第二二位三通阀102切换至端口0，此时清洁气体的气流推动储存在第二二位三通阀102 和第三二位三通阀103之间的管路中的采样气体通过四通303进入色谱柱 301，例如集束毛细管色谱柱，采样气体经过色谱柱301分离后再同时通过连接盘305进入质谱仪310和/或离子迁移谱仪306和/或307，以实现对采样气体的精细检测。可以理解，在精细检测工作模式期间，输入分析模块的检测气体为采样气体。

之后，执行气体进样管路快速清洁工作模式。在此工作模式期间，首先停止采样气体的输送，将第一二位三通阀101和第五二位三通阀105切换至端口1，第二二位三通阀102、第三二位三通阀103、第四二位三通阀104、第六二位三通阀106、第七二位三通阀107、第八二位三通阀201切换至端口0，此时，进样管路处于开放状态并与分析模块物理隔离；之后，将第三二位三通阀103切换至端口1，使样品管路通过四通203接入高压缓冲室410。高压缓冲室410内高压的洁净气体会形成高速气流反吹样品管内残留的采样气体；清洁结束后，将所有二位三通阀都置于端口0，由此结束气体进样管路快速清洁工作模式。

执行擦拭进样工作模式。在执行擦拭进样工作模式期间，适用于接收擦拭纸的擦拭进样口108由一半透膜分为上部气路和下部气路。下部气路经过一个三通112与连接盘305相连，上部气路开放。测试时，擦拭纸插入上部气路，第二截止阀205(例如电磁截止阀)处于关闭状态，第七二位三通阀107切换至端口1；擦拭进样口108处于加热状态并维持较高的温度，以使由擦拭纸吸附的待测样品挥发成检测气体，检测气体自由扩散至擦拭进样口108的下部气路的空腔内；加热完成后，将第七二位三通阀 107切换至端口0，使来自于废气净化和平衡装置401的清洁气体出口4013 的清洁气体的气流将位于半透膜下部气路中的检测气体吹扫至连接盘 305，之后进入质谱仪310和离子迁移谱仪306和/或307，以实现对由擦拭纸生成的检测气体的检测。

之后，执行擦拭进样口清洁工作模式。在执行擦拭进样工作模式后，移除擦拭进样口108中的擦拭纸，使第二截止阀205打开，第八二位三通阀201切换至端口0，高压缓冲室410中的高压的洁净气体通过第八二位三通阀201、三通202、气阻204和第二截止阀205吹扫擦拭进样口108 的上部气路，完成清洁操作；清洁结束后，关闭第二截止阀205。

执行深度清洁工作模式。在待机工作模式下，开启第二截止阀205，持续吹扫擦拭进样口108，同时将第一二位三通阀101、第三二位三通阀 103和第四二位三通阀104切换至端口1；在第一二位三通阀101的端口1 处接入低压过滤器。此时，经过过滤的洁净气体会缓慢流经整个进样管路并维持较低的气压，提升干扰气味分子的挥发速度。

本领域的技术人员可以理解，针对采样气体的检测模式、和针对测试纸的待测样品的检测模式的执行步骤不分先后。

执行校准工作模式。在待机工作模式下，同时将第一二位三通阀101、第三二位三通阀103、第八二位三通阀201切换至端口1，高压缓冲室410 中的高压洁净气体会流经标定罐202、并携带标定罐中的标准气体进入第一二位三通阀101、第二二位三通阀102、第三二位三通阀103和第四二位三通阀104之间的管路，完成标准气体的注入过程；标准气体注入后，直接启动上述快速检测工装模式，以对标准气体进行分析。也就是说，标准气体被来自于废气净化和平衡装置401的清洁气体出口4015的清洁气体的气流输送到分析模块300的中央连接盘305处，由离子迁移谱仪306 和/或307、和/或质谱仪310实现对标准气体的检测和校准。标准气体分析结束后，开启第三截止阀206，同时将第八二位三通阀201切换至端口0；此时，从标定罐202输出并残留在输出口的标准气体被回吸，完成与标定罐202相连的四通203至第八二位三通阀201之间的管路清洁。清洁结束后，关闭第三截止阀206，将第一二位三通阀101、第三二位三通阀103 切换至端口1；此时高压缓冲室410中的高压的清洁气体将吹扫第八二位三通阀201至第一二位三通阀101之间管路，完成校准后的清洁工作。结束清洁后，所有二位三通阀切换至端口0，保持待机状态。

根据本公开的上述实施例提供的分析系统，采用废气净化和平衡装置实现分析系统中的气路气压平衡和隔离，受外界气压影响小，检测气体的进样对分析模块中的离子迁移谱仪和质谱仪的冲击小，有效数据量得到提升；分析系统结合了离子迁移谱仪和质谱仪两种技术的同时内置了快速色谱分离技术，所区分物质的数量相比单一技术得到大幅度提升，可分辨部分同分异构体信号；另外，非电控依赖的废气净化和平衡装置可以实现过滤器气阻自动平衡方案，简化了过滤器的制造，同时尽量避免了滤材老化带来的分析气流变化，进一步稳定了信号峰位。

本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。

虽然结合附图对本公开进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本公开优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本公开的一种限制。虽然本公开发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本公开的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (21)

1.一种分析系统，包括：

分析模块(300)，适用于检测和/或分析待测气体；

选择模块(100)，适用选择分析模块的工作模式；以及

动力气体供应模块(400)，设置在所述分析模块的外部，并包括：

气源(410，413)，适用于提供用于驱动所述分析系统的管路中的气体移动的动力气体；以及

废气净化和平衡装置(401)，适用于将来自于所述分析模块的废气净化成清洁气体、并利用所述清洁气体平衡所述分析模块与外部管路的气压。

2.根据权利要求1所述的分析系统，其中，所述废气净化和平衡装置包括：

壳体、以及连通至所述壳体内的废气入口(4014)、废气出口(4016)、清洁气体入口(4017)和清洁气体出口(4013)；

输入管(4011)，所述输入管的第一端与所述废气入口连通；以及

输出管(4012)，所述输出管的第一端与废气出口连通，所述输入管的第二端与所述输出管的第二端部分地重叠并且二者之间存在间隙，以允许来自于清洁气体入口的清洁气体通过所述间隙流入所述输出管。

3.根据权利要求2所述的分析系统，其中，所述壳体包括简体(4018)、以及安装在所述筒体两端的两个密封盖(4019)，

所述废气入口和清洁气体出口设置在所述两个密封盖中的一个上，所述废气出口和清洁气体入口设置在两个密封盖中的另一个上。

4.根据权利要求2或3所述的分析系统，其中，所述废气净化和平衡装置还包括连接在所述废气出口和清洁气体入口之间的第一泵(402)和第一过滤器(403)，从所述废气出口抽吸出的废气并经第一过滤器过滤成清洁气体之后输入到清洁气体入口。

5.根据权利要求2-4中的任一项所述的分析系统，其中，所述分析模块(300)包括：

连接盘(305)，检测气体输入到所述连接盘(305)中；

离子迁移谱仪(306，307)，适用于从所述连接盘接收检测气体；以及

质谱仪(310)，适用于从所述连接盘接收检测气体。

6.根据权利要求5所述的分析系统，其中，从所述离子迁移谱仪(306，307)和质谱仪(310)的废气出口排出的废气通过第一升压泵(405)输送到所述废气净化和平衡装置的废气入口。

7.根据权利要求6所述的分析系统，其中，所述废气净化和平衡装置的清洁气体出口(4013)与所述离子迁移谱仪的迁移气入口通过流量分配气阻(308，312)连通。

8.根据权利要求2-7中的任一项所述的分析系统，其中，所述气源包括高压缓冲室(410)，所述高压缓冲室通过第一截止阀(404)与所述废气净化和平衡装置的废气入口连通。

9.根据权利要求8所述的分析系统，其中，所述选择模块包括多个二位三通阀(101-107)，通过所述多个二位三通阀中的至少一个二位三通阀的导通状态的切换，选择所述分析系统的工作模式。

10.根据权利要求9所述的分析系统，其中，所述选择模块适用于选择所述分析系统执行对采样气体的检测和对吸附在擦拭纸上的待测样品的检测。

11.根据权利要求10所述的分析系统，其中，所述选择模块适用于选择所述分析系统执行对采样气体的快速检测工作模式，

在快速检测工作模式期间，采样气体被来自于废气净化和平衡装置的清洁气体出口的清洁气体的气流输送到分析模块的中央连接盘处，由离子迁移谱仪和/或质谱仪实现对采样气体的检测。

12.根据权利要求10所述的分析系统，其中，所述选择模块适用于选择所述分析系统执行对采样气体的精细检测工作模式，

在精细检测工作模式期间，采样气体被来自于废气净化和平衡装置的清洁气体出口的清洁气体的气流通过色谱柱(301)输送到分析模块的中央连接盘处，由离子迁移谱仪和/或质谱仪实现对采样气体的精细检测。

13.根据权利要求10所述的分析系统，其中，所述选择模块还包括擦拭进样口(108)，所述擦拭进样口由一半透膜分为上部气路和下部气路，

所述上部气路适用于容纳吸附有待测样品的测试纸，并通过加热将随吸附的待测样品转换成检测气体；

所述下部气路的一端与废气净化和平衡装置的清洁气体出口可操作地连通，所述下部气路的另一端经过一个三通(112)与连接盘连通。

14.根据权利要求13所述的分析系统，其中，所述选择模块适用于选择所述分析系统执行对测试纸的擦拭进样工作模式，

在擦拭进样工作模式期间，采样气体被来自于废气净化和平衡装置的清洁气体出口的清洁气体的气流将位于半透膜下部气路中的检测气体吹扫至连接盘，由质谱仪和/或离子迁移谱仪对由擦拭纸生成的检测气体进行检测。

15.根据权利要求10所述的分析系统，其中，所述选择模块适用于选择所述分析系统执行待机工作模式，

在待机工作模式期间，来自于高压缓冲室的清洁气体从废气净化和平衡装置的废气入口进入废气净化和平衡装置，从废气净化和平衡装置的清洁气体出口排出的第一部分清洁气体的一部分通过多个二位三通阀中的一部分和色谱柱到达分析模块。

16.根据权利要求15所述的分析系统，其中，所述气源还包括适用于检测所述气净化装置(401)内的气压的第一气压变送器(416)，

在待机工作模式期间，由电控系统根据第一气压变送器测量的废气净化和平衡装置内的压力选择性地开启和关闭所述第一截止阀(404)，以保持气路起始点的气压在工况范围内。

17.根据权利要求10所述的分析系统，其中，所述气源还包括与所述分析模块连通的真空缓冲室(413)，

所述选择模块适用于选择所述分析系统执行载样和气压匹配工装模式，

在载样和气压匹配工作模式期间，由真空缓冲室的负压将采样气体直接吸入选择模块的第一二位三通阀(101)至第四二位三通阀(104)之间的管路，并实现采样气体的气压与分析模块的气压匹配。

18.根据权利要求10所述的分析系统，其中，所述选择模块适用于选择所述分析系统执行气体进样管路快速清洁工作模式，

在气体进样管路快速清洁工作模式期间，选择模块的采样气体的进样管路处于开放状态并与分析模块物理隔离，高压缓冲室(410)内高压的洁净气体形成高速气流通过所述进样管路反吹样品管内残留的采样气体。

19.根据权利要求10所述的分析系统，其中，所述选择模块适用于选择所述分析系统执行擦拭进样口清洁工作模式，

在擦拭进样口清洁工作模式期间，高压缓冲室中的高压的洁净气体吹扫擦拭进样口的上部气路。

20.根据权利要求17所述的分析系统，还包括标定模块(200)，所述标定模块包括：

标定罐(202)，适用于容纳或产生标准气体；

第八二位三通阀(201)，连接在所述高压缓冲室和标定罐之间；以及

第三截止阀(206)，连接在所述选择模块和标定罐之间。

21.根据权利要求20所述的分析系统，其中，所述选择模块适用于选择所述分析系统执行校准工作模式，

在校准工作模式期间，高压缓冲室中的高压洁净气体流经标定罐、并携带标定罐中的标准气体进入选择模块的第一二位三通阀(101)至第四二位三通阀(104)之间的管路，标准气体被来自于废气净化和平衡装置的清洁气体出口的清洁气体的气流输送到分析模块的中央连接盘处，由离子迁移谱仪和/或质谱仪实现对标准气体的检测和校准。

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