RU51220U1

RU51220U1 - MOBILITY ION SEPARATION DESORBER FOR DETECTOR

Info

Publication number: RU51220U1
Application number: RU2005124946/22U
Authority: RU
Inventors: Валерий Витальевич Заика; Юрий Анатольевич Лохов; Галина Викторовна Черных
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Сибел"
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2006-01-27

Abstract

Полезная модель относится к области аналитического приборостроения, в частности к аналитическим приборам, предназначенным для обнаружения микроконцентраций веществ и может быть использована совместно с детекторами паров взрывчатых веществ (ВВ) в воздухе. Заявляется десорбер для детектора с разделением ионов по подвижности, содержащий нагреваемую десорбционную камеру, вход которой соединен со входом атмосферы, а выход с аналитическим трактом детектора. Новым является то, что десорбционная камера выполнена в виде замкнутого объема, разделенного носителем с адсорбированной пробой на две части, в одну из которых помещен электронагреватель в виде электрической лампы, а другая соединена входом с атмосферой, а выходом - с выходом десорбера.The utility model relates to the field of analytical instrumentation, in particular to analytical instruments designed to detect microconcentrations of substances and can be used in conjunction with detectors of explosive vapor (BB) in air. A stripper for a detector with separation of ions by mobility is disclosed, comprising a heated desorption chamber, the inlet of which is connected to the inlet of the atmosphere, and the outlet to the analytic path of the detector. What is new is that the desorption chamber is made in the form of a closed volume divided by a carrier with an adsorbed sample into two parts, one of which contains an electric heater in the form of an electric lamp, and the other is connected by an inlet to the atmosphere and an outlet with the outlet of the stripper.

Description

Полезная модель относится к области аналитического приборостроения, в частности к аналитическим приборам, предназначенным для обнаружения микроконцентраций веществ и может быть использована совместно с детекторами паров взрывчатых веществ (ВВ) в воздухе.The utility model relates to the field of analytical instrumentation, in particular to analytical instruments designed to detect microconcentrations of substances and can be used in conjunction with detectors of explosive vapor (BB) in air.

Для обнаружения паров веществ в воздухе, например, паров ВВ, содержащихся в концентрациях в десятки и сотни раз меньших, чем порог чувствительности современных аналитических приборов, необходимо производить их предварительную концентрацию, например, путем продолжительного просасывания больших объемов исследуемого воздуха через специальную ловушку - концентратор, способную адсорбировать на себе пары пробы. Благодаря предварительной адсорбции на концентратор, удается от 10 до 1000 раз и более повысить концентрацию паров искомых веществ для последующей их десорбции и введения в аналитический тракт прибора в виде сконцентрированной пробы.To detect vapors of substances in air, for example, explosive vapors contained in concentrations tens or hundreds of times lower than the sensitivity threshold of modern analytical instruments, it is necessary to preconcentrate them, for example, by prolonged suction of large volumes of test air through a special trap - a concentrator, capable of adsorbing sample vapors on itself. Due to preliminary adsorption to the concentrator, it is possible to increase the concentration of the vapors of the desired substances from 10 to 1000 times or more for their subsequent desorption and introduction into the analytical path of the device in the form of a concentrated sample.

Известна конструкция десорбера, предназначенного для ввода пробы в газовый хроматограф (см. патент РФ №2099700, кл. G 01 N 30/24, 1997 г.), включающий корпус, внутри которого расположен электронагреватель, охватывающий десорбционную камеру, вход которой соединен с атмосферой, а выход - со входом аналитического тракта. Благодаря использованию электронагревателя, охватывающий десорбционную камеру, удается значительно повысить эффективность десорбера, т.к. например, давление паров ВВ при температуре воздуха 20°С во много раз ниже, чем давление паров при температуре 70°С.A known design of a stripper intended for introducing a sample into a gas chromatograph (see RF patent No. 2099700, class G 01 N 30/24, 1997), including a housing, inside of which there is an electric heater, covering the desorption chamber, the input of which is connected to the atmosphere , and the output is with the input of the analytical path. Thanks to the use of an electric heater, covering the desorption chamber, it is possible to significantly increase the efficiency of the desorber, as for example, the vapor pressure of explosives at an air temperature of 20 ° C is many times lower than the vapor pressure at a temperature of 70 ° C.

Основным недостатком известного устройства является то, что оно предназначено для газовой хроматографии, а, следовательно, ее ввод в аналитический тракт, а также объем пробы мало подходят для прямоточных экспресс - детекторов, работающих в режиме реального времени.The main disadvantage of the known device is that it is intended for gas chromatography, and, therefore, its introduction into the analytical path, as well as the sample volume, are not very suitable for direct-flow express detectors operating in real time.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является десорбер устройства (см. патент US №6642513, кл. Н 01 J 49/00, G 01 N 7/00; 2003 г.), включающая корпус, внутри которого расположена прогреваемая десорбционная камера для установки носителя с адсорбированной пробой, вход которой соединен с атмосферой, а выход - со входом аналитического тракта детектора. В качестве детектора использована аналитическая головка, разделяющая ионы по подвижности. Для согласования десорбера со входом аналитической головки использована полупроницаемая мембрана, разделяющая большой входной воздушный поток от малого аналитического потока газа, поступающего в детектор.Closest to the claimed technical solution is the stripper device (see US patent No. 6642513, CL N 01 J 49/00, G 01 N 7/00; 2003), comprising a housing, inside which is located a heated desorption chamber for mounting media with an adsorbed sample, the input of which is connected to the atmosphere, and the output - with the input of the analytic path of the detector. An analytic head separating ions by mobility was used as a detector. A semipermeable membrane was used to match the stripper to the analyzer inlet, separating the large inlet air stream from the small analytical gas stream entering the detector.

Основным недостатком известного десорбера является невысокая эффективность использования адсорбированных паров ВВ, т.к. даже самом удачном вводе пробы, через мембрану в аналитический тракт поступает не более 50% паров исходной пробы, а в случае плохого согласования воздушных потоков, вводимая часть пробы может уменьшаться до 10-15%, т.е. происходит существенное «размывание» предварительно сконцентрированной пробы. Скорость ее «размывания» определяется соотношением объемов всасываемого и аналитического потоков воздуха, а также способностью мембраны пропускать часть входной пробы в замембранный объем. Это впрямую сказывается на вероятности обнаружения искомых паров детектором, которая при известном вводе пробы из десорбера в детектор может существенно снижаться.The main disadvantage of the known stripper is the low efficiency of the use of adsorbed vapors of explosives, because even for the most successful sample introduction, no more than 50% of the vapors of the initial sample enter the analytical path through the membrane, and in the case of poor coordination of air flows, the introduced part of the sample can be reduced to 10-15%, i.e. significant “erosion” of the pre-concentrated sample occurs. The rate of its “erosion” is determined by the ratio of the volumes of intake and analytical air flows, as well as the ability of the membrane to pass part of the inlet sample into the membrane volume. This directly affects the probability of detecting the desired vapor by the detector, which can significantly decrease with the known introduction of the sample from the stripper into the detector.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее техническое решение, является создание десорбера способного оптимальным образом вводить пробу в аналитический тракт экспресс - детектора таким образом, чтобы при этом не снижалась вероятности обнаружения искомых паров.The technical problem to be solved by the present technical solution is to create a stripper capable of optimally introducing a sample into the analytical path of an express detector in such a way that the probability of detecting the desired vapor is not reduced.

Указанная задача в десорбере для детектора с разделением ионов по подвижности, содержащем нагреваемую десорбционную камеру, вход которой соединен со входом атмосферы, а выход с аналитическим трактом детектора, достигается тем, что десорбционная камера выполнена в виде замкнутого объема, разделенного носителем с адсорбированной пробой на две части, в одну из которых помещен электронагреватель в виде электрической лампы, а другая соединена входом с атмосферой, а выходом - с выходом десорбера.The specified task in the stripper for a detector with ion separation by mobility, containing a heated desorption chamber, the input of which is connected to the atmospheric input, and the output with the analytic path of the detector, is achieved by the fact that the desorption chamber is made in the form of a closed volume divided by a carrier with an adsorbed sample into two parts, in one of which the electric heater is placed in the form of an electric lamp, and the other is connected with the entrance to the atmosphere, and the output - with the output of the stripper.

Благодаря использованию электронагревателя в виде электрической лампы, обладающего высоким быстродействием и не вносящего в пробу какого-либо загрязнения, десорбер позволяет осуществить практически импульсный ввод пробы в детектор при максимальной его чувствительности.Thanks to the use of an electric heater in the form of an electric lamp, which has high speed and does not introduce any contamination into the sample, the stripper allows for almost pulse input of the sample into the detector at its maximum sensitivity.

Выгодно для минимизации габаритов десорбера в качестве электрической лампы использовать галогенную лампу, которая при минимальных габаритах имеет высокие светоизлучающие характеристики, что способствует быстрой десорбции пробы.It is beneficial to use a halogen lamp as an electric lamp to minimize the dimensions of the stripper, which has high light-emitting characteristics with a minimum size, which contributes to the rapid desorption of the sample.

Целесообразно в качестве носителя с адсорбированной пробой использовать металлическую сетку, которая способна быстро адсорбировать на себя пробу и десорбировать ее при нагревании и при этом обладает малым гидродинамическим сопротивлением, благодаря чему можно использовать для адсорбирования пробы пробоотборники с большими потоками воздуха (до 50 и более литров в минуту).It is advisable to use a metal mesh as a carrier with an adsorbed sample, which is capable of quickly adsorbing onto itself a sample and desorbing it when heated and at the same time has a low hydrodynamic resistance, so that samplers with large air flows (up to 50 and more liters in minute).

Также целесообразно в качестве носителя с адсорбированной пробой использовать бумажную салфетку, которая благодаря высокой адсобционной способности к парам и микрочастицам It is also advisable to use a paper towel as a carrier with an adsorbed sample, which, due to its high adsorption capacity for vapors and microparticles

веществ способна накапливать значительные концентрации искомых веществ и достаточно быстро их десорбировать при нагревании.substances capable of accumulating significant concentrations of the desired substances and quickly desorb them when heated.

Перспективно для повышения скорости десорбции стенки поверхности части десорбционной камеры, в которую помещен электронагреватель покрыть отражающим свет покрытием.It is promising to increase the rate of desorption of the wall surface of the part of the desorption chamber, in which the electric heater is placed, to cover with a reflective coating.

Выгодно для исключения разбавления десорбированной пробы выход десорбера снабдить цилиндрическим патрубком с герметизирующим уплотнением.It is advantageous to eliminate the dilution of the desorbed sample to provide the outlet of the stripper with a cylindrical pipe with a sealing seal.

Таким образом, заявляемый десорбер для детектора с разделением ионов по подвижности, позволяет быстро десорбировать предварительно нанесенную на носитель пробу и в полностью ввести ее со входным газовым потоком в аналитический тракт детектора.Thus, the inventive stripper for the detector with separation of ions by mobility, allows you to quickly desorb the sample previously applied to the carrier and completely introduce it with the gas input into the analytic path of the detector.

На фиг.1 приведено сечение заявляемого десорбера со схемой воздушных потоков.Figure 1 shows a cross section of the inventive stripper with a diagram of the air flow.

На фиг.2 приведен рисунок, поясняющий установку носителя с адсорбированной пробой в десорбер.Figure 2 shows a figure explaining the installation of media with adsorbed sample in the stripper.

На фиг.3 приведен рисунок, показывающий общий вид десорбера с установленным носителем с адсорбированной пробой, а также представлены носители: бумажная салфетка и металлическая сетка.Figure 3 is a drawing showing a General view of the stripper with a carrier with adsorbed sample installed, and the following media are presented: a paper towel and a metal mesh.

Приведенная на фиг.1-3 конструкция включает: корпус десорбера 1 со съемной крышкой 2 и узлом присоединения десорбера к детектору 3; входом детектора 4, присоединенному к десорберу через уплотнительное кольцо 5; окно 6 для подсоса атмосферного воздуха внутрь верхней части десорбционной камеры 7; нижняя часть десорбционной камеры 8 с нагревателем 9; носитель с адсорбированной пробой в виде бумажной салфетки 10 или металлической сетки 11.The design shown in figures 1-3 includes: a stripper body 1 with a removable cover 2 and a unit for attaching a stripper to the detector 3; the input of the detector 4 connected to the stripper through the o-ring 5; a window 6 for suctioning atmospheric air into the upper part of the desorption chamber 7; the lower part of the desorption chamber 8 with a heater 9; media with adsorbed sample in the form of a paper towel 10 or metal mesh 11.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Десорбер присоединяют к входу предварительно откалиброванного работающего детектора 4, снимают съемную крышку 2 и устанавливают носитель с предварительно адсорбированной пробой, например, в виде бумажной салфетки 10. Закрывают съемную крышку 2 и включают электронагреватель в виде электрической лампы 9. Через время, которое необходимо для десорбции паров с носителя, детектор указывает на наличие или отсутствие искомых веществ в пробе.The desorber is connected to the input of the pre-calibrated working detector 4, the removable cover 2 is removed, and the carrier with the pre-adsorbed sample is installed, for example, in the form of a paper towel 10. The removable cover 2 is closed and the electric heater is turned on in the form of an electric lamp 9. After the time required for desorption vapor from the carrier, the detector indicates the presence or absence of the desired substances in the sample.

Благодаря использованию заявляемого десорбера удается от 10 до 500 раз повысить концентрацию паров в пробе и тем самым повысить вероятность обнаружения искомых веществ детектором. Это подтвердили совместные испытания десорбера совместно с детектором паров взрывчатых веществ «МО-2М» (Россия).Thanks to the use of the inventive stripper, it is possible to increase the concentration of vapors in the sample from 10 to 500 times and thereby increase the probability of detection of the desired substances by the detector. This was confirmed by joint tests of the stripper together with the MO-2M explosive vapor detector (Russia).

Claims

1. The desorber for the detector with separation of ions by mobility, containing a heated desorption chamber, the input of which is connected to the atmospheric input, and the output with the analytic path of the detector, characterized in that the desorption chamber is made in the form of a closed volume divided by a carrier with an adsorbed sample into two parts , in one of which an electric heater is placed in the form of an electric lamp, and the other is connected with the entrance to the atmosphere, and the output - with the output of the stripper.

2. The desorber according to claim 1, characterized in that a halogen lamp is used as an electric lamp.

3. The desorber according to claim 1, characterized in that a metal mesh is used as the carrier with the adsorbed sample.

4. The desorber according to claim 1, characterized in that a paper towel is used as the carrier with the adsorbed sample.

5. The desorber according to claim 1, characterized in that the walls of the surface of the part of the desorption chamber into which the electric heater is placed are coated with a light-reflecting coating.

6. The stripper according to claim 1, characterized in that the outlet of the stripper is equipped with a cylindrical pipe with a sealing seal.