RU2346354C1 - Device for production and analysis of analyte ions - Google Patents

Device for production and analysis of analyte ions Download PDF

Info

Publication number
RU2346354C1
RU2346354C1 RU2007127831/28A RU2007127831A RU2346354C1 RU 2346354 C1 RU2346354 C1 RU 2346354C1 RU 2007127831/28 A RU2007127831/28 A RU 2007127831/28A RU 2007127831 A RU2007127831 A RU 2007127831A RU 2346354 C1 RU2346354 C1 RU 2346354C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
target
analyte ions
drift tube
laser
input
Prior art date
Application number
RU2007127831/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Степанович Цыбин (RU)
Александр Степанович Цыбин
ков Александр Александрович Чист (RU)
Александр Александрович Чистяков
Игорь Леонидович Мартынов (RU)
Игорь Леонидович Мартынов
Анатолий Николаевич Передерий (RU)
Анатолий Николаевич Передерий
Евгений Владимирович Громов (RU)
Евгений Владимирович Громов
Константин Иванович Козловский (RU)
Константин Иванович Козловский
Original Assignee
Автономная некоммерческая организация "Институт экологических, геофизических и радиационных технологий" (ИЭГРТ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Автономная некоммерческая организация "Институт экологических, геофизических и радиационных технологий" (ИЭГРТ) filed Critical Автономная некоммерческая организация "Институт экологических, геофизических и радиационных технологий" (ИЭГРТ)
Priority to RU2007127831/28A priority Critical patent/RU2346354C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2346354C1 publication Critical patent/RU2346354C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

FIELD: physics; measurement.
SUBSTANCE: invention relates to analytical instrumentation, in particular, to detection of ultratraces of hazardous substances - explosives, drugs, toxic substances. Technical effect is achieved as follows: device comprises a drift tube connected to the sample introduction device, which comprises a casing with nozzles for sample input and for gas bleeding from ionisation zone. The casing comprises a reciprocable target with nanostructured surface; continuously operating blower is positioned along the inlet and outlet nozzles axis; at the opposite inner end of the drift tube there is a collector connected to an amplifier; the amplifier output is connected to computer input. The target is provided with temperature controlling assembly.
EFFECT: enhanced sensitivity to traces of hazardous substances, express analysis possibility, reduced device dimensions.
5 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, в частности к определению микроследов опасных веществ: взрывчатых веществ, наркотиков, токсичных веществ и т.п. при прохождении контрольных пунктов в аэропортах, железнодорожных вокзалах, выставках, при поиске скрытых закладок взрывчатых и наркотических веществ на таможенных пунктах досмотра, аэропортах, вокзалах, производственных и жилых помещениях.The invention relates to the field of analytical instrumentation, in particular to the determination of micro-traces of dangerous substances: explosives, drugs, toxic substances, etc. when passing checkpoints at airports, railway stations, exhibitions, when searching for hidden bookmarks of explosives and narcotic substances at customs inspection points, airports, railway stations, industrial and residential premises.

Известно система для дистанционного отбора воздушных проб с поверхности и из негерметизированных объектов, содержащая устройство обдува объекта воздушной струей, включающее побудитель нагнетаемого потока воздуха, устройство всасывания поступающего от объекта воздушного потока, снабженное побудителем всасываемого потока воздуха и устройство отбора транспортируемой от объекта пробы.A known system for remote sampling of air samples from the surface and from unsealed objects, containing a device for blowing an object with an air stream, including a pump air flow inducer, an air stream coming from the object, equipped with an intake air inducer and a sampling device transported from the object.

Устройство обдува снабжено завихрителем воздушного потока и каналом транспортировки нагнетаемого потока воздуха от побудителя к завихрителю. Патент Российской Федерации №2279051, МПК: G01N 1/22, 2006 г. В целом система для дистанционного отбора воздушных проб громоздка и малоэффективна.The blower is equipped with a swirl of air flow and a channel for transporting the pumped air flow from the inducer to the swirl. Patent of the Russian Federation No. 2279051, IPC: G01N 1/22, 2006. In general, the system for remote sampling of air samples is cumbersome and ineffective.

Известно устройство обнаружения следов опасных веществ на поверхностях объектов при досмотре, содержащее устройство ввода обследуемого объекта, побудитель расхода воздуха, обдувающего поверхность объекта, нагреватель и газоанализатор, соединенный с выходом устройства ввода обследуемого объекта. В качестве обследуемого объекта используется поверхность предъявляемого для контроля документа.A device is known for detecting traces of hazardous substances on the surfaces of objects during inspection, comprising an input device for the object to be examined, an inducer of air flow blowing the surface of the object, a heater and a gas analyzer connected to the output of the input device for the object being examined. As the examined object, the surface of the document presented for control is used.

При этом устройство дополнительно снабжено фильтром очистки воздуха, а в качестве газоанализатора используется спектрометр приращения ионной подвижности (СПИП). Выход СПИП соединен через побудитель расхода воздуха с входом фильтра. Вход устройства ввода обследуемого объекта и вход СПИП соединены с выходом фильтра, кроме того, нагреватель расположен непосредственно над поверхностью документа, а устройство ввода обследуемого объекта выполнено в виде герметичной камеры, защищающей обследуемую поверхность документа от внешней атмосферы. Патент Российской Федерации №2288459, МПК: G01N 13/00, 2006 г.In this case, the device is additionally equipped with an air purification filter, and the ion mobility increment spectrometer (SPIP) is used as a gas analyzer. The SPIP output is connected through an air flow inducer to the filter inlet. The input of the input device of the examined object and the input of the SPIP are connected to the output of the filter, in addition, the heater is located directly above the surface of the document, and the input device of the examined object is made in the form of a sealed chamber that protects the examined surface of the document from the external atmosphere. Patent of the Russian Federation No. 2288459, IPC: G01N 13/00, 2006

Устройство предназначено для малогабаритных исследуемых объектов.The device is intended for small-sized studied objects.

Известно устройство для формирования и анализа ионов аналита, содержащее мишень с наноструктурированной поверхностью, средство для направления аналита к мишени, лазерный источник энергии для нагревания наноструктурированной поверхности мишени, средство для определения компонент аналита. Патент США №6825477, МПК: H01J 49/00, 2004 г., прототип (аналит (от слова анализ) в современной терминологии - исследуемый объект, преимущественно газообразного состояния).A device is known for generating and analyzing analyte ions, comprising a target with a nanostructured surface, means for directing the analyte to the target, a laser energy source for heating the nanostructured surface of the target, means for determining analyte components. US patent No. 6825477, IPC: H01J 49/00, 2004, prototype (analyte (from the word analysis) in modern terminology - the studied object, mainly a gaseous state).

По существу, в прототипе приводится перечень узлов и приборов, которые могли бы дать возможность проводить формирование и анализ ионов аналита.Essentially, the prototype provides a list of nodes and devices that could enable the formation and analysis of analyte ions.

Техническим результатом изобретения модели является повышение чувствительности обнаружения следов опасных веществ, возможность проведения экспресс-анализа, компактность устройства.The technical result of the invention of the model is to increase the sensitivity of detection of traces of hazardous substances, the ability to conduct rapid analysis, the compactness of the device.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для получения и анализа ионов аналита, содержащем мишень с наноструктурированной поверхностью, средство для направления аналита к мишени, лазер, средство для выделения ионов аналита, средство для направления аналита к мишени и средство для выделения ионов аналита выполнено в виде дрейфовой трубки, соединенной с узлом ввода проб, содержащим корпус с патрубками для забора пробы и вывода газового потока из области ионизации, в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлена мишень с наноструктурированной поверхностью, узел непрерывного обдува исследуемого объекта расположен вдоль оси входного и выходного патрубков, на противоположном внутреннем торце дрейфовой трубки расположен коллектор, соединенный с усилителем, выход усилителя соединен с входом компьютера. Дрейфовая трубка выполнена в виде системы кольцевых электродов, разделенных диэлектрическими кольцами. Узел ввода проб снабжен изолятором, внутри которого расположен металлический стакан с сеткой, и нагревательным элементом. Лазер выполнен импульсно-периодическим, а один из выходов лазера через синхронизатор соединен с входом компьютера. Мишень снабжена узлом терморегулирования.The technical result is achieved in that in a device for obtaining and analyzing analyte ions containing a target with a nanostructured surface, means for directing the analyte to the target, a laser, means for isolating analyte ions, means for directing analyte to the target, and means for isolating analyte ions are made in in the form of a drift tube connected to a sample inlet assembly containing a housing with nozzles for sampling and withdrawing the gas stream from the ionization region, in the housing with the possibility of reciprocating movement Nia set target from a nanostructured surface, the assembly of continuous blowing of the test object is located along the axis of the inlet and outlet pipes, on the opposite inner end of the drift tube is a collector coupled to the amplifier, the amplifier output connected to the input of the computer. The drift tube is made in the form of a system of ring electrodes separated by dielectric rings. The sample injection unit is equipped with an insulator, inside of which there is a metal cup with a mesh, and a heating element. The laser is made pulse-periodic, and one of the outputs of the laser through a synchronizer is connected to the input of the computer. The target is equipped with a temperature control unit.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-7.The invention is illustrated in figures 1-7.

На фиг.1 схематично представлен продольный разрез варианта узла ввода проб, где 1 - корпус, 2 - тефлоновый изолятор, 3 - металлический стакан, 4 - сетка, 5 - твердотельная мишень, 6, 7 - вкладыши, 8 - кварцевое окно, 9 - тефлоновый шток, 10 - нагревательный элемент.Figure 1 schematically shows a longitudinal section of a variant of the sample inlet assembly, where 1 is a body, 2 is a Teflon insulator, 3 is a metal cup, 4 is a grid, 5 is a solid target, 6, 7 are inserts, 8 is a quartz window, 9 is teflon rod, 10 - heating element.

На фиг.2 представлены основные проекции еще одного варианта узла ввода проб, где 5 - мишень, 6 - вкладыш, 7 - вкладыш,11 - патрубок для забора пробы, 12 - патрубок для вывода газового потока из области ионизации, 8 - кварцевое окно, 9 - тефлоновый шток.Figure 2 presents the main projection of another embodiment of the sample injection unit, where 5 is the target, 6 is the insert, 7 is the insert, 11 is the pipe for sampling, 12 is the pipe for removing the gas stream from the ionization region, 8 is a quartz window, 9 - teflon rod.

На фиг.3 схематично представлена схема присоединения узла ввода проб 13 к дрейфовой трубке 14.Figure 3 schematically shows a diagram of the connection of the node input sample 13 to the drift tube 14.

На фиг.4 схематично представлен вариант дрейфовой трубки 14, соединенной с узлом ввода проб 13, где 15 - коллектор, 16 - кольцевой электрод, 17 - диэлектрическое кольцо, 18 - усилитель, 19 - направление буферного потока, 20 - патроны с молекулярными ситами, 21 - направление дрейфа ионов, 22 - пробозаборный поток, 23 лазерный луч, перпендикулярный к рисунку. Дрейфовая трубка 14 представляет собой систему чередующихся металлических кольцевых электродов 16, разделенных диэлектрическими кольцами 17.Figure 4 schematically shows a variant of the drift tube 14 connected to the sample inlet 13, where 15 is the collector, 16 is the ring electrode, 17 is the dielectric ring, 18 is the amplifier, 19 is the direction of the buffer flow, 20 are the cartridges with molecular sieves, 21 — direction of ion drift; 22 — sampling flux; 23 — laser beam perpendicular to the pattern. The drift tube 14 is a system of alternating metal ring electrodes 16, separated by dielectric rings 17.

На фиг.5 представлены спектры положительных ионов гексагена (RDX), а также пластида на его основе (С31-Е) при использовании лазерного излучения с λ=266 нм.Figure 5 presents the spectra of positive hexagen ions (RDX), as well as plastid based on it (C31-E) when using laser radiation with λ = 266 nm.

На фиг.6 представлен спектр ионной подвижности отрицательных ионов TNT (параметры лазерного излучения: λ=266 нм, q=8·105 Вт/см2, ν=12.5.Гц).Figure 6 shows the spectrum of ionic mobility of negative TNT ions (laser radiation parameters: λ = 266 nm, q = 8 · 10 5 W / cm 2 , ν = 12.5.Hz).

На фиг.7 представлен спектр ионной подвижности сигнала фоновой ионизации и сигнала ионизации паров TNT с мишени из НПК (отрицательные ионы; λ=532 нм, q=2·107 Вт/см2; режим разрушения мишени).Figure 7 shows the ion mobility spectrum of the background ionization signal and the TNT vapor ionization signal from the target from the NPK (negative ions; λ = 532 nm, q = 2 · 10 7 W / cm 2 ; target destruction mode).

Устройство для формирования и анализа ионов аналита работает следующим образом.A device for the formation and analysis of analyte ions works as follows.

Пробозаборный поток 22 формируют с помощью насоса (не показан). Пробозаборный поток 22 позволяет осуществлять непрерывный забор паров исследуемых веществ.Sample stream 22 is formed using a pump (not shown). The sampling stream 22 allows continuous sampling of the vapors of the test substances.

Из пробозаборного потока 22 молекулы аналита сорбируются нанопористой поверхностью мишени 5. Лазерное излучение для процесса ионизации или десорбции молекул вводится через кварцевое окно 8, прозрачное для УФ лазерного излучения (λ1=354 нм, λ2=266 нм).From the sampling stream 22, analyte molecules are sorbed by the nanoporous surface of target 5. Laser radiation for the process of ionization or desorption of molecules is introduced through a quartz window 8, which is transparent to UV laser radiation (λ 1 = 354 nm, λ 2 = 266 nm).

Корпус 1 узла ввода проб 13 (фиг.1, фиг.3) вакуумноплотно стыкуют с полевым вводом дрейфовой трубки 14. В корпусе 1 узла ввода проб 13 выполнено два соосных отверстия для крепления тефлонового штока 9 мишени 5 вкладышами 6, 7 или оптических (кварцевых) окон 8 для ввода УФ лазерного излучения.The housing 1 of the sample inlet node 13 (Fig. 1, Fig. 3) is vacuum-tightly joined with the field input of the drift tube 14. In the housing 1 of the sample inlet node 13, two coaxial holes are made for fastening the Teflon rod 9 of the target with 5 inserts 6, 7 or optical (quartz ) windows 8 for inputting UV laser radiation.

Металлический стакан 3 отделен от корпуса тефлоновым изолятором 2. На его торце, ближнем к заборному отверстию, закреплена металлическая сетка 4 с размером ячейки 1-2 мм. Для ввода образующихся отрицательных ионов в полевой ввод спектрометра на металлическом стакане 3 с сеткой 4 поддерживают потенциал от -50 до -200 В по отношению к земле.The metal cup 3 is separated from the housing by a teflon insulator 2. At its end closest to the intake hole, a metal mesh 4 is fixed with a mesh size of 1-2 mm. For the input of negative ions into the field input of the spectrometer on a metal cup 3 with mesh 4, a potential of -50 to -200 V with respect to the ground is maintained.

Мишень 5 с наноструктурированной поверхностью для лазерной десорбции или ионизации крепят на торце тефлонового штока 9, который может ввинчиваться во вкладыш 7, меняя расположение мишени 5. Мишень 5 снабжена элементом терморегулирования (не показана). В процессе анализа изменяют температуру наноструктурированной поверхности мишени 5, изменяя ее свойства сорбции, инициируя или замедляя процесс ионизации.The target 5 with a nanostructured surface for laser desorption or ionization is mounted on the end face of the Teflon rod 9, which can be screwed into the insert 7, changing the location of the target 5. The target 5 is equipped with a thermoregulation element (not shown). In the process of analysis, the temperature of the nanostructured surface of target 5 is changed, changing its sorption properties, initiating or slowing down the ionization process.

Узел ввода проб 13 содержит нагревательный элемент 10, выполненный в виде спирали. Нагревательный элемент 10 обеспечивает нагрев корпуса 1 до температуры 70-100°С, что снижает сорбцию аналита с исследуемым веществом на внутренних стенках узла ввода проб 13 и последующее искажение регистрируемых сигналов.The sample injection unit 13 contains a heating element 10 made in the form of a spiral. The heating element 10 provides heating of the housing 1 to a temperature of 70-100 ° C, which reduces the sorption of the analyte with the test substance on the inner walls of the sample inlet 13 and subsequent distortion of the recorded signals.

Режим работы лазера импульсно-периодический, с частотой следования импульсов по крайней мере до 20 Гц; длина волны 532-265 нм; энергия лазерных импульсов 100-1000 мкДж/имп; длительность лазерных импульсов 10-6-10-9 с; плотность мощности излучения на поверхности мишени 105-107 Вт/см2.The laser operating mode is pulse-periodic, with a pulse repetition rate of at least 20 Hz; wavelength 532-265 nm; laser pulse energy 100-1000 μJ / imp; laser pulse duration 10 -6 -10 -9 s; the radiation power density on the target surface is 10 5 -10 7 W / cm 2 .

В результате такого воздействия лазерным излучением происходит разогрев наноструктурированной поверхности твердотельной мишени 5 и последующая ионизация и десорбция захваченных ранее молекул аналита.As a result of such exposure to laser radiation, the nanostructured surface of the solid-state target 5 is heated, followed by ionization and desorption of the analyte molecules captured earlier.

На фиг.4 дрейфовая трубка 14 показана с присоединенным узлом ввода пробы 13.4, the drift tube 14 is shown with a sample inlet assembly 13 connected.

Диафрагма для вывода и формирования потока ионов в дрейфовую трубку 14 представляет собой два первых электрода дрейфовой трубки. Эти электроды, конструктивно выполненные в виде фигурной диафрагмы, разделены тонким слоем диэлектрика. Облучаемая мишень 5, входящая в состав устройства ввода пробы, находится по другую сторону диафрагмы по отношению к дрейфовой трубке 14.The diaphragm for the output and formation of the ion flux into the drift tube 14 is the first two electrodes of the drift tube. These electrodes, structurally made in the form of a shaped diaphragm, are separated by a thin layer of dielectric. The irradiated target 5, which is part of the sample input device, is located on the other side of the diaphragm with respect to the drift tube 14.

Чтобы обеспечить необходимое движение ионов вдоль дрейфовой трубки 14 по направлению к коллектору 15, вблизи оси дрейфовой трубки с помощью кольцевых электродов 16 создают однородное электрическое поле с напряженностью от 100 до 300 В/см. Для этого на соседние кольцевые электроды 16 подают разность потенциалов 100-300 В, а общее падение напряжения на всей дрейфовой трубке 14 составляет 1200 В-3500 В. Полярность напряжения в процессе анализа изменяют, что дает возможность исследовать спектры как положительных, так и отрицательных ионов.In order to ensure the necessary movement of ions along the drift tube 14 towards the collector 15, a uniform electric field with a strength of 100 to 300 V / cm is created near the axis of the drift tube using ring electrodes 16. To this end, a potential difference of 100-300 V is applied to adjacent ring electrodes 16, and the total voltage drop across the entire drift tube 14 is 1200 V-3500 V. The voltage polarity is changed during the analysis, which makes it possible to study the spectra of both positive and negative ions .

Чтобы повысить однородность поля в торцевой части дрейфовой трубки 14, последний кольцевой электрод выполнен с параболической поверхностью (на фиг.4 крайний слева).In order to increase the uniformity of the field in the end part of the drift tube 14, the last ring electrode is made with a parabolic surface (in Fig. 4 it is leftmost).

Двигаясь под действием электрического поля к коллектору 15, ионизированные молекулы приобретают среднюю скоростьMoving under the action of an electric field to the collector 15, the ionized molecules acquire an average speed

ν=µ·E,ν = μ · E,

где µ - подвижность иона в газе, Е - напряженность электрического поля.where µ is the mobility of the ion in the gas, E is the electric field strength.

Подвижность ионов зависит от их массы - m, заряда - q, сечения столкновения с молекулами буферного газа трубки σ, плотности буферного газа n, массы его молекул М и температуры Т и определяется следующим образом:The mobility of ions depends on their mass - m, charge - q, the collision cross section of the tube gas molecules σ, the density of the buffer gas n, the mass of its molecules M and temperature T and is determined as follows:

Figure 00000001
Figure 00000001

За счет разницы в значении подвижности по мере дрейфа ионов происходит их пространственное разделение, что проявляется в виде временной зависимости регистрируемого ионного тока.Due to the difference in the mobility value as the ions drift, they are spatially separated, which manifests itself in the form of the time dependence of the recorded ion current.

Для предотвращения попадания в дрейфовую область неионизированных молекул в дрейфовой трубке 14 с помощью воздушного насоса организован буферный газовый поток 19, который создает своеобразный газовый затвор на границе области ионизации и области дрейфа.To prevent non-ionized molecules from entering the drift region in the drift tube 14, a buffer gas stream 19 is arranged with the help of an air pump, which creates a kind of gas gate at the boundary between the ionization region and the drift region.

Воздух, который формирует буферный газовый поток, предварительно проходит через патроны с молекулярными ситами 20, которые обеспечивают его очистку и снижают содержание в нем паров воды. Для организации буферного и пробозаборного газовых потоков используют неагрессивные газы (N2, Не, Ar и др.).The air that forms the buffer gas stream passes through the cartridges with molecular sieves 20, which ensure its purification and reduce the content of water vapor in it. Non-aggressive gases (N 2 , He, Ar, etc.) are used to organize buffer and sample gas flows.

Одной из важнейших характеристик дрейфовой трубки 14 является разрешающая способность, которая определяется какOne of the most important characteristics of the drift tube 14 is the resolution, which is defined as

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где td - время дрейфа ионного пакета, Δt - ширина сигнала ионного тока на полувысоте амплитуды.where t d is the ion packet drift time, Δt is the width of the ion current signal at half maximum amplitude.

Величина разрешения находится на уровне R=45, что обеспечивает уверенное разделение сигналов тока ионов, соответствующих, в частности, различным взрывчатым веществам.The resolution value is at the level of R = 45, which ensures reliable separation of the ion current signals, corresponding, in particular, to various explosives.

Чувствительность дрейфовой трубки 14 не ниже 10-14 г/см3. Оценка основана на экспериментальных результатах по детектированию паров RDX при их многофотонной ионизации.The sensitivity of the drift tube 14 is not lower than 10 -14 g / cm 3 . The assessment is based on the experimental results on the detection of RDX vapors during their multiphoton ionization.

Спектр положительных ионов RDX и пластида С31-Е при их ионизации лазерным излучением с λ=266 нм и детектировании с использованием дрейфовой трубки 14 представлен на фиг.5.The spectrum of positive ions RDX and plastid C31-E during their ionization by laser radiation with λ = 266 nm and detection using a drift tube 14 is shown in Fig.5.

Система регистрации и обработки сигнала ионного тока включает в себя коллектор 15, помещаемый на выходе дрейфовой трубки 14, высокочувствительный усилитель тока 18, персональный компьютер со встроенной платой АЦП и соответствующим программным обеспечением, а также генератор синхроимпульсов для платы АЦП.The system for recording and processing the ion current signal includes a collector 15 placed at the output of the drift tube 14, a highly sensitive current amplifier 18, a personal computer with a built-in ADC board and corresponding software, and a clock generator for the ADC board.

По окончании движения в дрейфовой трубке 14 ионы попадают на коллектор 15, который непосредственно соединен с входом токового (электрометрического) усилителя 18. Чувствительность такой системы позволяет усиливать сигналы тока ионов на уровне 100 фА.At the end of the movement in the drift tube 14, the ions enter the collector 15, which is directly connected to the input of the current (electrometric) amplifier 18. The sensitivity of this system allows amplifying the ion current signals at a level of 100 fA.

Частотный диапазон усиления сигналов до 3 кГц обеспечивает усиление ионного тока без искажения его временных характеристик.The frequency range of signal amplification up to 3 kHz provides amplification of the ion current without distorting its temporal characteristics.

Сигнал с токового усилителя 18 поступает на вход платы АЦП персонального компьютера, с помощью которого его можно наблюдать в режиме реального времени, а также производить его запись для дальнейшей обработки.The signal from the current amplifier 18 is fed to the input of the ADC board of a personal computer, with the help of which it can be observed in real time, and also record it for further processing.

Так как устройство работает по времяпролетному принципу, то для наблюдения и записи сигнала ионного тока предусмотрена схема синхронизации лазерного импульса с началом временной развертки платы АЦП. Для этого электрический сигнал синхронизации с лазерного блока подают на генератор импульсов, а затем на синхронизирующий вход платы АЦП.Since the device operates according to the time-of-flight principle, a scheme for synchronizing a laser pulse with the beginning of a time sweep of the ADC board is provided for observing and recording the ion current signal. For this, the electrical synchronization signal from the laser unit is fed to a pulse generator, and then to the clock input of the ADC board.

В области наноструктурированной поверхности твердотельной мишени 5 формируют электрическое поле напряженностью не ниже 100 В/см и регистрируют спектр ионной подвижности.In the region of the nanostructured surface of the solid-state target 5, an electric field of at least 100 V / cm in intensity is formed and the ion mobility spectrum is recorded.

Нижний предел величины напряженности электрического поля в области наноструктурированной поверхности определяется началом эффективного сбора образовавшихся ионов до 100%.The lower limit of the electric field in the region of the nanostructured surface is determined by the beginning of the effective collection of ions formed up to 100%.

Верхний предел обусловлен появлением коронного разряда и разрушением поверхности. При увеличении напряженности поля в случае регистрации отрицательных ионов наблюдается усиление процесса лазерной десорбции или ионизации и резкое, до 5-6 раз по амплитуде и до 10 раз по площади увеличение регистрируемого сигнала ионного тока.The upper limit is due to the appearance of a corona discharge and the destruction of the surface. With increasing field strength in the case of registration of negative ions, there is an increase in the process of laser desorption or ionization and a sharp, up to 5-6 times in amplitude and up to 10 times in area, increase in the recorded ion current signal.

Claims (5)

1. Устройство для получения и анализа ионов аналита, содержащее мишень с наноструктурированной поверхностью, средство для направления аналита к мишени, лазер, средство для выделения ионов аналита, отличающееся тем, что средство для направления аналита к мишени и средство для выделения ионов аналита выполнено в виде дрейфовой трубки, соединенной с узлом ввода проб, содержащим корпус с патрубками для забора пробы и вывода газового потока из области ионизации, в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлена мишень с наноструктурированной поверхностью, узел непрерывного обдува исследуемого объекта расположен вдоль оси входного и выходного патрубков, на противоположном внутреннем торце дрейфовой трубки расположен коллектор, соединенный с усилителем, выход усилителя соединен с входом компьютера.1. A device for producing and analyzing analyte ions, comprising a target with a nanostructured surface, means for directing the analyte to the target, a laser, means for isolating analyte ions, characterized in that the means for directing the analyte to the target and means for isolating analyte ions are in the form a drift tube connected to the sample inlet assembly containing a housing with nozzles for sampling and withdrawing the gas stream from the ionization region, a miche is installed in the housing with the possibility of reciprocating movement s with nanostructured surface, a continuous purge of the test object unit is disposed along the axis of the inlet and outlet pipes, on the opposite inner end of the drift tube is a collector coupled to the amplifier, the amplifier output connected to the input of the computer. 2. Устройство для получения и анализа ионов аналита по п.1, отличающееся тем, что дрейфовая трубка выполнена в виде системы кольцевых электродов, разделенных диэлектрическими кольцами.2. The device for obtaining and analyzing analyte ions according to claim 1, characterized in that the drift tube is made in the form of a system of ring electrodes separated by dielectric rings. 3. Устройство для получения и анализа ионов аналита по п.1, отличающееся тем, что узел ввода проб снабжен изолятором, внутри которого расположен металлический стакан с сеткой, и нагревательным элементом.3. The device for obtaining and analyzing analyte ions according to claim 1, characterized in that the sample inlet unit is equipped with an insulator, inside of which there is a metal cup with a grid, and a heating element. 4. Устройство для получения и анализа ионов аналита по п.1, отличающееся тем, что лазер выполнен импульсно-периодическим, один из выходов лазера через синхронизатор соединен с входом компьютера.4. The device for obtaining and analyzing analyte ions according to claim 1, characterized in that the laser is made pulse-periodic, one of the outputs of the laser through a synchronizer is connected to the input of the computer. 5. Устройство для получения и анализа ионов аналита по п.1, отличающееся тем, что мишень снабжена узлом терморегулирования. 5. The device for obtaining and analyzing analyte ions according to claim 1, characterized in that the target is equipped with a temperature control unit.
RU2007127831/28A 2007-07-23 2007-07-23 Device for production and analysis of analyte ions RU2346354C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007127831/28A RU2346354C1 (en) 2007-07-23 2007-07-23 Device for production and analysis of analyte ions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007127831/28A RU2346354C1 (en) 2007-07-23 2007-07-23 Device for production and analysis of analyte ions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2346354C1 true RU2346354C1 (en) 2009-02-10

Family

ID=40546862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007127831/28A RU2346354C1 (en) 2007-07-23 2007-07-23 Device for production and analysis of analyte ions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2346354C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468464C1 (en) * 2011-06-09 2012-11-27 Учреждение Российской академии наук Институт энергетических проблем химической физики РАН Method of separating ions of organic and bioorganic compounds based on ion mobility increment and transportation of said ions inside supersonic gas stream
RU2531369C2 (en) * 2009-07-08 2014-10-20 Димитриос СИДЕРИС Mass spectrometer and mass spectrometric analysis method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531369C2 (en) * 2009-07-08 2014-10-20 Димитриос СИДЕРИС Mass spectrometer and mass spectrometric analysis method
RU2468464C1 (en) * 2011-06-09 2012-11-27 Учреждение Российской академии наук Институт энергетических проблем химической физики РАН Method of separating ions of organic and bioorganic compounds based on ion mobility increment and transportation of said ions inside supersonic gas stream
RU2468464C9 (en) * 2011-06-09 2013-05-27 Учреждение Российской академии наук Институт энергетических проблем химической физики РАН Method of separating ions of organic and bioorganic compounds based on ion mobility increment and transportation of said ions inside supersonic gas stream

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6787765B2 (en) FAIMS with non-destructive detection of selectively transmitted ions
JP5144496B2 (en) Detection apparatus, detection method, and ion mobility spectrometer apparatus
Lithgow et al. Ambient measurements of metal-containing PM2. 5 in an urban environment using laser-induced breakdown spectroscopy
US8173959B1 (en) Real-time trace detection by high field and low field ion mobility and mass spectrometry
US7528367B2 (en) Ion mobility spectrometer
US8487245B2 (en) Direct atmospheric pressure sample analyzing system
US20070114389A1 (en) Non-contact detector system with plasma ion source
CN101784880B (en) Apparatus for real-time analysis of chemical, biological and explosive substances in the air
US4772794A (en) Apparatus for the detection of airborne low volatility vapors
US20120224175A1 (en) Microwave plasma atomic fluorescence mercury analysis system
JP2010507787A (en) Method and apparatus for generating positively and / or negatively ionized gas analytes for gas analysis
Akmalov et al. A laser desorption ion-mobility increment spectrometer for detection of ultralow concentrations of nitro compounds
US8841609B2 (en) Detection apparatus and methods utilizing ion mobility spectrometry
KR20070109999A (en) Analytical apparatus
RU2346354C1 (en) Device for production and analysis of analyte ions
US8884219B2 (en) Differential mobility spectrometer with asymmetrically oscillating driving electrical field
NO20030574D0 (en) Apparatus and method for detecting organic trace elements
RU67716U1 (en) DEVICE FOR OBTAINING AND ANALYSIS OF ANALYTIC IONS
Forbes et al. Enhanced aerodynamic reach of vapor and aerosol sampling for real-time mass spectrometric detection using Venturi-assisted entrainment and ionization
RU2346249C1 (en) Method of analyte ions production and analysis
JP2007171064A (en) Jet-rempi system for gas analysis
DeBono et al. Key instrumentation developments that have led to portable ion mobility spectrometer systems
RU2434225C1 (en) Method of obtaining and analysing analyte ions
RU2434226C1 (en) Device for obtaining and analysing analyte ions
JP4906403B2 (en) Jet-REMPI system for gas analysis

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090724