ES2624782T3 - Aparato de seguridad - Google Patents

Abstract

Un espectrómetro de movilidad de iones para analizar un gas, que comprende una disposición concéntrica de una región (10, 110) de ionización interior, una región (12, 112) de reacción anular que rodea la región (10, 110) de ionización y una región (26, 126) de deriva anular que rodea la región (12, 112) de reacción a través de la cual fluyen las moléculas ionizadas del gas a ser analizado en una dirección radial hacia un detector (28) cilíndrico que forma la pared exterior de la región (26, 126) de deriva, caracterizado por que la región (12, 112) de reacción anular está definida por un conducto para permitir que el gas a ser analizado fluya continuamente a través de la región (12) de ionización en la dirección axial del espectrómetro.

Description

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DESCRIPCION

Aparato de seguridad Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a un espectrometro de movilidad de iones y se refiere particularmente a aparatos de seguridad capaces de detectar sustancias ilegales, especialmente en situaciones en las que pueden acceder a sistemas de transporte.

Antecedentes de la invencion

Los componentes esenciales de un espectrometro de movilidad de iones son una fuente de ionizacion, una region de reaccion, una region de deriva y un detector. El principio en el que se basan los espectrometros de movilidad de iones es que los iones cargados acelerados por un campo electrico alcanzan una velocidad de deriva terminal cuando se desplazan a traves de un gas tal como el aire. La velocidad de deriva es caracterfstica de los iones, siendo dependiente de factores tales como su carga, tamano, masa y forma. Como resultado, si se liberan al mismo tiempo diferentes iones en una region de deriva, a traves de la cual se aplica un campo electrico, pueden distinguirse entre sf por su tiempo de llegada a un detector o electrodo colector.

El documento WO03/005014 describe un espectrometro de movilidad de iones para analizar muestras discretas de un gas que comprende una disposicion concentrica de una region de ionizacion interior, una region de reaccion anular que rodea la region de ionizacion y una region de deriva anular que rodea la region de reaccion a traves de la cual las moleculas ionizadas del gas a ser analizado fluyen en una direccion radial hacia un detector cilmdrico que forma la pared exterior de la region de deriva.

Usando este principio, pueden analizarse muestras de gases ionizados para determinar si contienen moleculas ionizadas asociadas con sustancias ilegales o peligrosas, tales como explosivos, narcoticos o materiales altamente combustibles. Como resultado, este principio es adecuado para su uso en aparatos de seguridad para prevenir ataques terroristas en sistemas de transporte publico.

Se conoce la toma de una pequena muestra de gas encerrando una persona en un portal. Mientras la persona se encuentra dentro del portal, se emiten rafagas cortas de aire sobre la persona para generar una pequena muestra de gas que a continuacion es analizada, por ejemplo, con ayuda de un espectrometro de movilidad de iones. Este enfoque adolece de algunos inconvenientes graves, debido al tiempo necesario para que cada persona pase a traves del portal y debido a la falta de sensibilidad del equipo.

Una desventaja de los portales conocidos es que son demasiado lentos, necesitan mas de 30 segundos para permitir que una persona pase a traves del portal, lo cual es claramente inaceptable para un aeropuerto o un sistema de transporte subterraneo concurrido. Esto es debido a que se necesita mucho tiempo para que la muestra de gas creada por las bocanadas de aire alcance el espectrometro.

Sumario de la invencion

Segun un primer aspecto de la presente invencion, se proporciona un espectrometro de movilidad de iones para analizar un gas, que comprende una disposicion concentrica de una region de ionizacion interior, una region de reaccion anular que rodea la region de ionizacion y una region de deriva anular que rodea la region de reaccion a traves de la cual fluyen las moleculas ionizadas del gas a ser analizado en direccion radial hacia un detector cilmdrico que forma la pared exterior de la region de deriva, caracterizado por que la region de reaccion anular esta definida por un conducto pasante para permitir que el gas a ser analizado fluya de manera continua a traves de la region de ionizacion en la direccion axial del espectrometro.

En contraste con los espectrometros de movilidad de iones conocidos, tales como los descritos en el documento WO03/005014, que estan disenados para analizar una pequena muestra de gas, el espectrometro del segundo aspecto de la invencion esta disenado para analizar un flujo de gas rapido y continuo y es esta caracterfstica la que lo hace particularmente adecuado para su uso en aparatos de seguridad.

Ademas, aunque el documento WO03/05014 en comun con la presente invencion emplea una configuracion concentrica, los tipos mas comunes de espectrometros de movilidad de iones conocidos se basan en un flujo axial de moleculas ionizadas hacia un detector. Esta configuracion impone una limitacion acerca del tamano del detector y requiere un sistema complejo de electrodos para proporcionar el campo de aceleracion uniforme necesario dentro del espacio de deriva. Por el contrario, el espectrometro de la invencion puede tener una abertura muy grande y no requiere la adopcion de ninguna etapa especial para asegurar un campo radial uniforme en el espacio de deriva. La configuracion concentrica permite la introduccion simultanea de multiples muestras de moleculas ionizadas en el espacio de deriva, siendo expuestas todas las muestras al mismo campo electrico y debiendo recorrer todas las muestras exactamente la misma

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distancia antes de llegar al colector. De esta manera, el espectrometro puede conseguir una relacion senal/ruido mejorada para conseguir una deteccion mas fiable; siendo esto importante en los aparatos de seguridad.

Otro parametro importante para juzgar el rendimiento de un espectrometro de movilidad de iones es su resolucion, es decir, su capacidad para distinguir entre moleculas ionizadas que tienen velocidades de deriva cercanas entre st

Es posible comenzar la medicion del tiempo necesario para que las moleculas cargadas atraviesen la region de deriva desde el instante de su ionizacion. En este caso, la ionizacion puede ser iniciada por una descarga de corona creada mediante la aplicacion de un pulso agudo a los cables de corona en la region de ionizacion. Como una alternativa, la region de deriva puede estar separada de la region de reaccion por un obturador de iones ciffndrico, en cuyo caso la region de ionizacion puede tener cables de corona que son accionados continuamente.

Para mejorar la resolucion, es preferible usar un obturador de iones que se pueda abrir y cerrar muy rapidamente para introducir solo una breve rafaga de moleculas ionizadas al espacio de deriva. El impulso de corriente creado por un constituyente particular del gas que esta siendo analizado en el colector no puede ser mas corto en el tiempo que el tiempo durante el cual el obturador de iones esta abierto y si este tiempo se prolonga entonces los impulsos causados por diferentes moleculas de gas se fusionaran entre sf.

En una realizacion preferida de la invencion, el obturador de iones comprende una lamina de material aislante intercalada entre dos capas de un material electricamente conductor, en el que la lamina aislante y las capas conductoras estan perforadas por una matriz de orificios. Al aplicar tensiones de polaridad adecuada a las dos capas conductoras, se crearan campos electricos en los orificios que permiten o previenen el paso de moleculas ionizadas.

Para que el campo electrico creado dentro de cada orificio por los dos conductores que rodean sus extremos opuestos sea efectivo sobre todo el diametro del orificio, es importante que el orificio tenga un diametro de tamano comparable en tamano con el espesor de la lamina aislante. Tfpicamente, la lamina aislante puede tener un espesor de 0,2 a 0,3 mm y los orificios pueden tener un diametro de aproximadamente 0,5 mm. En la practica, existira un compromiso entre el diametro de los orificios y la separacion entre los orificios. Los diametros mas grandes requeriran diferencias de potencial mayores para cerrar el obturador, mientras que los orificios de menor diametro son diffciles de conseguir en la practica, especialmente porque necesitan cubrir la mayor area posible del obturador.

Es diffcil formar un obturador de iones en vista del gran numero de pequenos orificios que es necesario realizar en la lamina original a partir de la cual se fabrica el obturador. Los orificios son demasiado pequenos y numerosos para poder ser perforados mecanicamente. En experimentos, no resulto posible utilizar un laser solo para formar los orificios ya que resulto en la formacion de material conductor a lo largo de algunos de los orificios, causando un cortocircuito entre las dos capas conductoras.

Por lo tanto, se ideo un nuevo procedimiento para formar un obturador de iones, que comprendfa comenzar con una lamina de material electricamente aislante intercalada entre dos capas electricamente conductoras, grabar qmmicamente una matriz de orificios en cada una de las capas conductoras, en el que los orificios en los lados opuestos de la lamina electricamente aislante estan alineados entre sf, y exponer la lamina a radiacion laser para quemar orificios en el material electricamente aislante sin cortocircuitar las capas electricamente conductoras.

Eliminando el conductor electrico en el patron de orificios deseado antes de quemar los orificios en el material aislante usando un laser, fue posible conseguir una alta densidad de pequenos orificios (0,5 mm) sin crear ningun cortocircuito entre las capas conductoras.

La eleccion del material aislante es importante ya que un material plastico que se carboniza al ser expuesto a un rayo laser cortocircuitara las capas conductoras en sus lados opuestos. Se encontro que el PET era una buena eleccion de material que ofreda alta resistencia y estabilidad sin dejar depositos conductores cuando se quemaba por medio de un laser.

Otro factor que afecta a la resolucion de un espectrometro de movilidad de iones es el diseno del colector de iones. La razon de esto es que un colector podra detectar una molecula cargada cuando la molecula esta todavfa a cierta distancia del mismo en el espacio de deriva. Una manera de evitar esto es colocando una rejilla con un potencial fijo a una corta distancia desde el colector que actua como una pantalla, en el que la carga de una molecula ionizada solamente es detectada por el colector despues de que haya pasado a traves de la pantalla.

En un espectrometro de movilidad de iones de la invencion, en el que el colector es un cilindro de gran tamano, es diffcil proporcionar dicha rejilla y posicionarla con precision frente al colector.

Para mitigar este problema, el colector puede estar formado por una placa de circuito flexible que tiene dos electrodos formados sobre la misma, en la que cada electrodo comprende pistas conductoras interconectadas paralelas que estan entrelazadas con las pistas del otro electrodo.

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Durante el uso, se aplican dos voltajes de polarizacion diferentes a los dos electrodos. Cuando una molecula ionizada esta a una distancia desde el colector, cada electrodo se vera afectado igualmente por la carga y cuando las senales amplificadas por separado desde los dos electrodos se restan entre sf, la molecula no producira una salida neta. Sin embargo, si se acerca al colector, cada molecula ionizada se vera atrafda solamente al electrodo con el voltaje de polarizacion opuesto a su propia carga y de esta manera las moleculas ionizadas solo se detectan cuando estan en el punto de impacto con uno de los electrodos de colector.

En un segundo aspecto de la invencion, se proporciona un aparato de seguridad que comprende un pasadizo para la admision de personas o paquetes a una zona segura y un ventilador para hacer que una corriente de gas extrafda desde el conducto fluya a traves de un espectrometro de movilidad de iones tal como se ha explicado anteriormente que esta operativo para analizar la corriente de gas repetidamente a medida que fluye a traves del espectrometro.

En este aspecto, la invencion reconoce que la gran mayorfa de las personas que usan un sistema de transporte publico no transportaran ninguna sustancia peligrosa o ilegal. Un pasadizo largo capaz de contener varias personas, artfculos de equipaje o artfculos mas grandes, tales como vehfculos, puede ser verificado por lo tanto para dichas sustancias continuamente y cada vez que el espectrometro proporciona una lectura positiva solo las personas dentro del pasadizo en ese momento deben ser sometidas a un examen mas riguroso, por ejemplo, verificando cada una por separado en un portal que solo permite una persona en cada momento.

En este caso, el flujo continuo de gas garantizara que el aire que ha estado en contacto con cada pasajero ha sido analizado en el tiempo que el pasajero necesita para atravesar la longitud del pasadizo, evitando de esta manera la necesidad de detener y examinar cada pasajero por separado.

Segun un aspecto adicional de la invencion, se proporciona un aparato de seguridad para analizar los gases que pasan sobre una persona o un paquete para detectar sustancias ilegales o peligrosas, en el que el aparato comprende una camara suficientemente grande para alojar una persona o un paquete a ser analizado, un conducto de recirculacion conectado en paralelo con la camara para formar un circuito cerrado, un ventilador para hacer circular continuamente una corriente de gas alrededor del circuito cerrado y un espectrometro de movilidad de iones, tal como se ha indicado anteriormente, dispuesto en el conducto de recirculacion para analizar repetidamente la corriente de recirculacion de gas a traves de la camara.

Este aspecto de la invencion difiere de las propuestas de la tecnica anterior en que el espectrometro de movilidad de iones no analiza una pequena muestra de gas producida por una rafaga rapida de aire sino una corriente de gas continua. Esto en sf mismo es equivalente a tomar numerosas muestras discretas que aumentaran la fiabilidad de las mediciones. El hecho de que se recircule la corriente de gas es importante en el sentido de que el gas analizado pasara sobre la persona o el paquete sospechoso varias veces, aumentando cada vez la concentracion de las sustancias a ser detectadas transportadas por el aire.

Este aspecto de la invencion es particularmente adecuado para el analisis de contenedores de transporte. Dichos contenedores tienen orificios de ventilacion que permitiran analizar los contenedores para buscar sustancias prohibidas sin ni siquiera la necesidad de abrirlos, simplemente conectando el conducto de recirculacion que contiene el ventilador y el espectrometro de movilidad de iones a dos de los orificios de ventilacion. Todo el equipo de analisis puede estar montado en un portico usado para levantar y mover contenedores en un puerto, permitiendo de esta manera que los contenedores sean verificados mientras estan siendo movidos.

Un problema que se encuentra con cualquier detector que analiza la composicion de un gas y busca rastros de sustancias no permitidas es que es posible que algunas sustancias no emitan iones o moleculas para que el detector los detecte. El calentamiento del aire de admision y la adopcion de medidas para aumentar la accion de “recogida de iones o moleculas” del aire auxiliar pueden no ser siempre suficientes.

Con el fin de resolver este problema, se proporciona, segun un aspecto adicional de la invencion, un aparato de seguridad que tiene una camara para recibir un artfculo a ser ensayado y un espectrometro de movilidad de iones tal como se ha expuesto anteriormente para analizar el aire que ha pasado por la camara para detectar si hay presente una sustancia no permitida en el artfculo, caracterizado por que se proporcionan medios para introducir en el aire admitido en la camara una sustancia dopante que reacciona qmmicamente con la sustancia no permitida para aumentar o disminuir la concentracion de moleculas a las que es sensible el detector dentro del aire que ha pasado a traves de la camara.

Preferiblemente, el aparato comprende un segundo espectrometro de movilidad de iones para analizar el aire admitido en la camara y medios para comparar los resultados del analisis de los dos detectores para detectar cualquier aumento o disminucion en la concentracion de moleculas seleccionadas debido al paso del aire a traves de la camara. Un espectrometro de movilidad de iones, tal como se ha indicado anteriormente, resulta adecuado para su uso en dicho aparato ya que la camara anular de gran area que rodea un portal puede ser dividido en dos detectores separados, uno dispuesto aguas arriba y el otro dispuesto aguas abajo con relacion al tubo que contiene la persona o artfculo objeto de verificacion.

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Dicho aparato puede detectar sustancias no permitidas no solo a partir de las moleculas que emiten, sino tambien a partir de las moleculas que absorben y a partir de las que generan cuando reaccionan con los dopantes que pueden ser espedficamente dirigidos.

La invencion se describira a continuacion, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es una seccion a traves de un aparato de seguridad de la invencion,

La Figura 2 es una seccion a traves de un espectrometro de movilidad de iones de una realization preferida de la invencion, y

La Figura 3 es un diagrama esquematico que se usara para describir en detalle la construction del espectrometro de movilidad de iones de la Figura 2.

La Figura 1 muestra un portal para verificar una persona o paquete individual. El portal comprende un tubo 10 vertical que tiene una entrada y una puerta de salida (no mostrada). El tubo 10 esta rodeado por una camara 12 y se hace circular gas alrededor del circuito cerrado que consiste en el interior del tubo 10 y la camara 12 por medio de una bomba de aire que sopla o aspira el aire y se representa en el dibujo como un ventilador 14 simple. La camara 12 esta formada dentro de una carcasa 30 que esta realizada enteramente en metal para prevenir la interferencia con el funcionamiento del espectrometro de movilidad de iones que esta contenido dentro de la camara 12.

El espectrometro de movilidad de iones esta formado por una region 16 de ionization definida entre los cables 18 de descarga de corona y una primera rejilla 20; una region 22 de reaction definida entre la primera rejilla 20 y una segunda rejilla 24; y una region 26 de deriva definida entre la segunda rejilla 24 y un detector o electrodo 28 colector. El electrodo 28 esta soportado sobre la carcasa 30 metalica de la camara 12 por medio de una capa 32 aislante. Los cables 18 de corona y las barras de la rejilla 20 se montan sobre bridas 34 y 36 aislantes del tubo 10 mientras que la segunda rejilla 24 esta soportada por un tubo 38 exterior partido y concentrico. De manera alternativa, ambas rejillas pueden estar montadas sobre un aislante de plastico, escalonado.

Durante el funcionamiento del portal ilustrado, una persona permanece de pie dentro del tubo 10 mientras el ventilador 14 es accionado para hacer circular aire sobre la persona y a traves de la camara 12, tal como se representa mediante las flechas 40. Debido a que el aire se recircula constantemente, este pasa varias veces sobre la persona dentro del portal, aumentando cada vez la concentration de vapores de cualquier sustancia transportada por la persona en el aire circulante. El aire puede ser calentado para ayudar a la vaporization de las sustancias a ser detectadas. El gas es analizado repetidamente en el espectrometro de movilidad de iones que rodea el tubo 10 para proporcionar una indication de si la persona transporta sustancias peligrosas, explosivas u otras sustancias ilegales no permitidas.

Aunque el espectrometro se ilustra como asociado con un portal cerrado, de manera alternativa es posible que el tubo 10 sea reemplazado por un pasillo que esta abierto en ambos extremos para que las personas caminen a traves del mismo. En este caso, en lugar de analizar los vapores emitidos por una sola persona, el espectrometro de movilidad de iones detectara los vapores de un grupo de personas al mismo tiempo y si se detecta cualquier sustancia no permitida, entonces puede emitirse una advertencia para que los individuos que se encuentran dentro del corredor en ese momento sean sometidos a un examen mas exhaustivo. La ventaja de tener un corredor abierto es que el flujo de personas hacia una zona segura solo sera interrumpido en la rara ocasion de que se detecte que una persona transporta una sustancia no permitida. Esto evita la necesidad de verificar cada persona por separado, lo cual en ciertos casos es totalmente impracticable.

Dentro de la region 16 de ionizacion, la primera rejilla 20 estara a un potencial constante alto de, por ejemplo, 3 kV. Se aplican pulsos de un voltaje mas alto, por ejemplo 15 kV, a los cables 18 de corona. Varios cables de corona distribuidos sobre toda la superficie de la primera rejilla 20 estan comunmente conectados a un suministro de voltaje pulsado para crear una descarga de corona sobre toda el area de la primera rejilla 20. Cada impulso aplicado a los cables 18 de corona resultara en la inyeccion de iones de aire a la region 22 de interaction entre la primera rejilla 20 y la segunda rejilla 24, estando esta ultima a un potencial inferior que la primera rejilla 18, para el ejemplo 1 kV.

Dentro de la region de interaccion entre la primera rejilla 20 y la segunda rejilla 24, los iones de aire chocan con, y pasan su carga a, las moleculas del gas en el que deben detectarse sustancias no permitidas y estas moleculas ionizadas pasaran a continuacion a la segunda rejilla 24 y realizaran un movimiento de deriva hacia el electrodo 28 detector a traves de la region 26 de deriva. El tiempo de llegada de los iones al electrodo 28 detector, referenciado a la temporizacion de los impulsos de alto voltaje aplicados a los cables 18 de corona, es indicativo de los iones que pasan a traves de la region 26 de deriva. El flujo de iones resultara en la detection de una corriente del orden de microamperios en el electrodo 28 detector y la forma de onda de la corriente, si se muestra en un osciloscopio, tendra picos cada uno de los cuales coincidira con cada molecula ionizada presente en el gas que esta siendo analizado.

Debido a que los cables 18 de corona son pulsados continuamente, por ejemplo, a una frecuencia de 1 KHz, se toman y

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analizan numerosas muestras consecutivas desde el tubo o corredor 10, lo que aumenta la fiabilidad de las mediciones.

De manera conveniente, la corriente que fluye a traves del electrodo detector puede ser analizada digitalmente. La senal puede ser convertida mediante un convertidor analogico a digital a un flujo de dfgitos que son introducidos a un registro de desplazamiento de manera que las corrientes causadas por los iones que llegan en tiempos diferentes son almacenadas en ubicaciones diferentes en el registro. Los valores almacenados durante los diferentes ciclos de medicion pueden ser analizados estadfsticamente para proporcionar una indicacion de que iones estan presentes y sus concentraciones relativas. De esta manera, es posible detectar sustancias particulares por su firma, es decir, la forma de sus espectros.

Si se aplican voltajes positivos a los cables y rejillas de corona, entonces el espectrometro sera sensible a iones positivos e, inversamente, pueden usarse voltajes negativos para detectar moleculas e iones cargados negativamente. Es posible alternar la polaridad a una frecuencia inferior a la frecuencia de repeticion de los impulsos aplicados a los cables de corona con el fin de detectar tanto iones positivos como negativos.

Independientemente de si los gases a analizar son recirculados a traves de un tubo cerrado o simplemente son extrafdos de un corredor abierto, el espectrometro de movilidad de iones ilustrado funcionara de la misma manera y proporcionara las ventajas de alta sensibilidad y fiabilidad debido a la gran area de las tres regiones.

En un portal en el que el aire es aspirado a una camara que contiene una persona o un paquete y el aire es descargado de nuevo a la atmosfera ambiente, es posible dividir el espectrometro de movilidad de iones en dos partes, una dispuesta aguas arriba y la otra dispuesta aguas abajo de la camara en la direccion del flujo de aire. Mediante el analisis de la diferencia entre las senales de salida de las dos partes del espectrometro es posible compensar el ruido de fondo, en otras palabras, ignorar cualquier senal causada por sustancias que se encuentren en la atmosfera ambiente, en lugar de sustancias que emanan de la persona o del paquete dentro de la camara.

En un portal con este diseno, ademas es posible dopar la corriente de aire con pequenas cantidades inofensivas de una composicion qmmica que reaccionara qmmicamente con las sustancias a ser detectadas. En este caso, la diferencia entre las dos senales de salida de las partes del espectrometro no solo indicara si los vapores han sido emitidos por la persona o el paquete, sino tambien si los vapores han sido absorbidos por la persona o el paquete. El dopado del aire de entrada de esta manera puede ayudar a identificar las sustancias que no se vaporizan facilmente. El dopante puede estar dirigido a sustancias espedficas, siendo seleccionado debido a que es absorbido por la sustancia a ser detectada o debido a que reacciona qmmicamente con la sustancia a ser detectada para desprender moleculas que seran detectadas en la parte aguas abajo del espectrometro.

Las Figuras 2 y 3 muestran una construccion alternativa del espectrometro de movilidad de iones. El espectrometro se muestra en seccion en la Figura 2, cuyos componentes esenciales se muestran esquematicamente en la Figura 3 junto con vistas detalladas que muestran la construccion de estos componentes.

En comun con el espectrometro de la Figura 1, el espectrometro de las Figuras 2 y 3 tiene una configuracion cilmdrica en la que las moleculas ionizadas se hacen derivar radialmente mientras el gas a ser analizado fluye continuamente en una direccion axial. De manera similar, el espectrometro tiene una region 110 de ionizacion, rodeada por una region 112 de reaccion a traves de la cual el gas a ser analizado es succionado axialmente por medio de un ventilador 114 y una region de deriva que rodea la region 126 de reaccion. El aire es ionizado de nuevo por medio de una descarga corona generada por un conjunto 120 de ionizacion, pero esta vez la descarga no es pulsada sino continua y asegura que las moleculas ionizadas esten presentes continuamente en la region 112 de reaccion. Sin embargo, en esta realization la region de reaccion 114 esta separada de la region 126 de deriva por un obturador 122 de iones y la velocidad de deriva de las moleculas ionizadas se mide usando el tiempo en el que son admitidas en la region 126 de deriva por el obturador 122 y el tiempo en el que son detectadas en el colector 124.

La superficie del conjunto 120 de ionizacion se muestra en el detalle A ampliado en la Figura 3. El conjunto 120 comprende un electrodo de referencia tubular con hendiduras que se extienden axialmente en su superficie mostradas en lmeas gruesas en el detalle A. Centralmente detras de cada hendidura, hay un cable de corona (mostrado en lmeas mas delgadas) que es mantenido a un potencial de aproximadamente 5 kV a 7 kV con relation al electrodo de referencia.

El obturador de iones mostrado en el detalle B comprende una lamina delgada de PET (de aproximadamente 0,3 mm) con una capa de cobre en cada lado. Se forma una matriz hexagonal de orificios con un diametro de aproximadamente 0,5 mm en la lamina, asegurandose de no cortocircuitar las dos capas de cobre. Esto se consiguio eliminando primero el cobre qmmicamente, usando el mismo procedimiento que se usa en la fabrication de placas de circuito impreso de doble cara y, a continuation, quemando orificios en el PET usando un laser.

La capa de cobre radialmente interior define el extremo de la region de reaccion y es mantenida a un voltaje de aproximadamente 5 KV con relacion al electrodo de referencia del conjunto 120 de ionizacion. La capa de cobre exterior es mantenida a un voltaje de aproximadamente 50 V por encima (o por debajo, dependiendo de la polaridad del ion) del voltaje de la capa de cobre interior para mantener el obturador cerrado. Para abrir el obturador con el fin de admitir

moleculas cargadas en la region 126 de deriva, se aplica un pulso corto de polaridad opuesta a la capa de cobre exterior del obturador 122 de iones.

El colector 124 tiene dos electrodos 124a, 124b mostrados en el detalle C de la Figura 3. Cada electrodo tiene pistas paralelas conectadas entre sf en un extremo y las pistas de cada electrodo estan entrelazadas con las pistas del otro. 5 Cada uno de los electrodos esta conectado por separado a un amplificador y las areas de las dos salidas amplificadas se sustraen entre sf para detectar el instante de impacto de las moleculas cargadas.

En la practica, los dos electrodos del colector 124 pueden tener por ejemplo voltajes de polarizacion de +50 V y -50 V aplicados a los mismos. El voltaje constante aplicado a la capa interior del obturador 122 de iones puede ser tfpicamente de 10 kV. El voltaje aplicado al electrodo de referencia del conjunto de ionizacion puede ser de 15 kV y el voltaje de los 10 cables de corona puede ser de 22 kV. Pueden usarse valores negativos de la misma magnitud para detectar moleculas con una carga de la polaridad opuesta.

Un suministro de nitrogeno a una presion muy ligeramente superior a la presion atmosferica esta conectado al exterior de la region de deriva, tal como se representa mediante un conector 130 en la Figura 2. Se introduce un flujo constante, muy lento, de nitrogeno en la zona 126 de deriva. manteniendola a una presion ligeramente mas alta que la region 112 de 15 reaccion. Esto asegura que solo las moleculas cargadas del gas que esta siendo analizado entren en la region de deriva y asegura tambien que la velocidad de deriva sea medida siempre en una atmosfera de nitrogeno sustancialmente puro, a una presion conocida. La purga de nitrogeno de la region de deriva es tambien eficaz para prevenir una contaminacion cruzada entre las lecturas.

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   REIVINDICACIONES

   1. Un espectrometro de movilidad de iones para analizar un gas, que comprende una disposicion concentrica de una region (10, 110) de ionizacion interior, una region (12, 112) de reaccion anular que rodea la region (10, 110) de ionizacion y una region (26, 126) de deriva anular que rodea la region (12, 112) de reaccion a traves de la cual fluyen las moleculas ionizadas del gas a ser analizado en una direccion radial hacia un detector (28) cilmdrico que forma la pared exterior de la region (26, 126) de deriva, caracterizado por que la region (12, 112) de reaccion anular esta definida por un conducto para permitir que el gas a ser analizado fluya continuamente a traves de la region (12) de ionizacion en la direccion axial del espectrometro.
2. 2. Espectrometro de movilidad de iones segun la reivindicacion 1, en el que la region (10, 110) de ionizacion comprende medios para generar una descarga de corona pulsada.
3. 3. Espectrometro de movilidad de iones segun la reivindicacion 1, en el que la region (10, 110) de ionizacion comprende medios para generar una descarga de corona continua y un obturador (122) de iones esta dispuesto entre la region (112) de reaccion y la region (126) de deriva.
4. 4. Espectrometro de movilidad de iones segun la reivindicacion 3, en el que el obturador (122) de iones comprende una lamina de material aislante intercalada entre dos capas de un material electricamente conductor, estando la lamina aislante y las capas conductoras perforadas por una matriz de orificios.
5. 5. Espectrometro de movilidad de iones segun la reivindicacion 4, en el que el diametro de los orificios es del mismo orden de magnitud que el espesor de la lamina aislante.
6. 6. Espectrometro de movilidad de iones segun la reivindicacion 4 o 5, en el que el obturador (122) de iones es fabricado mediante el procedimiento de proporcionar una lamina de material electricamente aislante intercalada entre dos capas electricamente conductoras, grabando qmmicamente una matriz de orificios en cada una de las capas conductoras, en el que los orificios en los lados opuestos de la lamina electricamente aislante estan alineados entre sf, y exponiendo la lamina a radiacion laser para quemar orificios en la materia electricamente aislante sin cortocircuitar las capas electricamente conductoras.
7. 7. Espectrometro de movilidad de iones segun la reivindicacion 6, en el que el material aislante es PET (tereftalato de polietileno).
8. 8. Espectrometro de movilidad de iones segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el detector (124) comprende una placa de circuito que tiene dos electrodos formados en la misma, en el que cada electrodo comprende pistas conductoras paralelas que estan entrelazadas con las pistas del otro electrodo.
9. 9. Un aparato de seguridad que comprende un pasadizo para la admision de personas o paquetes a una zona segura, y un ventilador para causar que una corriente de gas extrafda desde el pasadizo fluya a traves de un espectrometro de movilidad de iones construido segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 que es operativo para analizar la corriente de gas repetidamente a medida que fluye a traves del espectrometro.
10. 10. Un aparato de seguridad para analizar los gases que pasan sobre una persona o un paquete para detectar sustancias ilegales o peligrosas, en el que el aparato comprende una camara suficientemente grande para alojar una persona o un paquete a ser analizado, un conducto de recirculacion conectado en paralelo con la camara para formar un circuito cerrado, un ventilador para hacer circular continuamente una corriente de gas alrededor del circuito cerrado y un espectrometro de movilidad de iones construido segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 dispuesto en el conducto de recirculacion para analizar repetidamente la corriente de gas que recircula a traves de la camara.
11. 11. Un aparato de seguridad que tiene una camara para recibir un artfculo a ser verificado y un espectrometro de movilidad de iones segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 para analizar el aire que ha pasado a traves de la camara para detectar si una sustancia no permitida esta presente en el artfculo, en el que se proporcionan medios para introducir en el aire admitido en la camara un dopante que reacciona qmmicamente con la sustancia no permitida para aumentar o disminuir la concentracion de las moleculas a las que es sensible el detector dentro del aire que ha pasado a traves de la camara.
12. 12. Aparato de seguridad segun la reivindicacion 11, que comprende ademas un segundo espectrometro de movilidad de iones para analizar el aire admitido en la camara y medios para comparar los resultados del analisis de los dos espectrometros de movilidad de iones para detectar cualquier aumento o disminucion en la concentracion de moleculas seleccionadas debido al paso del aire a traves de la camara.