WO2015102477A1 - Способ поиска-анализа объекта/мишени - Google Patents
Способ поиска-анализа объекта/мишени Download PDFInfo
- Publication number
- WO2015102477A1 WO2015102477A1 PCT/KZ2014/000025 KZ2014000025W WO2015102477A1 WO 2015102477 A1 WO2015102477 A1 WO 2015102477A1 KZ 2014000025 W KZ2014000025 W KZ 2014000025W WO 2015102477 A1 WO2015102477 A1 WO 2015102477A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- analysis
- target
- cei
- channel
- wave
- Prior art date
Links
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 37
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 claims abstract description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 38
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 20
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 15
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 11
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 10
- 238000001871 ion mobility spectroscopy Methods 0.000 claims description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 4
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 claims description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 claims description 3
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 claims description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 claims description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 108010087204 oncoimmunin-M Proteins 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000005040 ion trap Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 1
- 230000003533 narcotic effect Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 230000016776 visual perception Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
- G01N15/1456—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
- G01N15/1459—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals the analysis being performed on a sample stream
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
- G01N15/1429—Signal processing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/01—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials specially adapted for biological cells, e.g. blood cells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
- G01N15/1429—Signal processing
- G01N15/1431—Signal processing the electronics being integrated with the analyser, e.g. hand-held devices for on-site investigation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
- G01N2015/0046—Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
- G01N2015/0053—Investigating dispersion of solids in liquids, e.g. trouble
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
- G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
- G01N2015/1477—Multiparameters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
- G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
- G01N35/1095—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices for supplying the samples to flow-through analysers
Definitions
- the present invention relates to a system and method for search-analysis (recognition) (based on at least one of the types of analyzes: structural analysis, quantitative analysis of the chemical composition of a substance) of an object / target, based on the use of at least one of the carriers information / energy (CEI -energy / information carriers): corpuscular flows, electromagnetic and acoustic waves. More specifically, this invention describes a method for improving the sensitivity of the search / analysis of an object / target based on the improvement of the methods of certain types of analyzes and on the basis of new methods for combining various types of analyzes.
- search-analysis recognition
- this invention describes a method for improving the sensitivity of the search / analysis of an object / target based on the improvement of the methods of certain types of analyzes and on the basis of new methods for combining various types of analyzes.
- the invention can be used, for example, for the safety of society (for the detection of poisonous, explosive and narcotic substances, in the environment, including in the field), in medicine, biology, pharmacology and materials science.
- a single-channel channel system is a system made with the possibility of passing one CEI path in one channel.
- a multi-channel channel system is a system made with the possibility of passing at least two CEI paths in one channel.
- Types of CEI electromagnetic waves; acoustic, including hydrosonic waves; corpuscles.
- Types of waves transverse; longitudinal; running wave.
- Types of corpuscles atom, molecule, cluster and their ions.
- Subtypes of waves ipolarized wave; types of waves of different polarization
- Subtypes of corpuscles types of atoms, molecules, clusters and their ions.
- the values and relative orientations of the parameters describing the physical characteristics of each CEI, target / sample the values of the mutual directions of incidence and angles of incidence on the target / sample surface of the CEI incident on the target / sample; the values of the mutual directions of the planes of polarization and their orientation with respect to the surface of the target / sample falling on its surface SET.
- PSD full frequency spectral range
- T-rays terahertz spectral range
- there is a known method for performing search-analysis in the search mode of a target in the medium and its analysis or in the mode of analysis of a target / sample of a given sample) of an object / target (any kind of living and non-living objects and in any state, including plasma and inhomogeneous gas medium), based on at least one of the types of analyzes: structural analysis, quantitative analysis of the chemical composition of a substance, in which a registration-analyzing system (RAS) or a transmission system and RAS (RRM - retrieval and receiver module), any of which uses at least one of the energy / information carriers (CEI - energy / information carriers) selected from the group consisting of the following genera: externally
- RAS registration-analyzing system
- RAS transmission system and RAS
- CEI When conducting a search-analysis of an object / target, depending on the task, one or more types of CEI are used.
- Acoustic waves are used for flaw detection, thickness measurement (WO 2013081494 A1), and in studying the structure of a substance (object / target), in particular for obtaining a visual image of the structure of an object, for example, in the form of various medical diagnostic ultrasound devices.
- Acoustic waves are used in conjunction with other CEIs to indirectly evaluate the chemical composition of a solid-state object / target in its depth.
- Electromagnetic waves are used for quantitative analysis of the chemical composition of a substance (X-ray fluorescence analysis, for example, WO 2009098009 Al WO 2008007998 A1), and when studying the structure of an object / target, in particular to obtain a visual image of the structure of an object / target (WO 2008115089 A1).
- WO 2009098009 A1 proposes an apparatus and a technique for X-ray fluorescence analysis of a mineral sample, in which the sample container is configured to provide at least two different ways of irradiating the mineral sample with an X-ray beam.
- the advantage of this design is that it allows you to analyze elements that have a wide range of atomic numbers in one sample, with improved reliability and accuracy.
- WO 2008115089 A1 proposes a diagnostic method comprising generating directed waves of different frequencies that are brought into contact with a biological organism.
- the method is characterized in that the longitudinal and transverse waves are simultaneously generated and the parameters of longitudinal and transverse waves transmitted through the body are simultaneously received, with the boundaries of the cell structures being determined due to a jump in the biomechanical properties of the medium, based on which visual images are formed with a resolution that provides a visual perception of the tissue structure , and analyze them for the ratio of anisotropy and isotropy of tissues, according to which they conclude that there is no or stage of development of the pathology of the investigated organ.
- the main disadvantage of X-ray fluorescence analysis is that with increasing depth (thickness) of the analyzed region of a solid-state object / target, the sensitivity of X-ray fluorescence analysis decreases due to an increase in scattering and absorption of characteristic radiation in this thickness.
- a non-destructive quantitative analysis of the chemical composition over the depth (thickness) of a solid substance is possible up to a depth (thickness) of up to several tens of microns.
- the corpuscles are used for quantitative analysis of the chemical composition of a substance (gaseous samples) in a medium whose pressure is close to atmospheric (ion mobility spectrometry US 20130026357 A1, ion mobility increment spectrometry WO2008018811 A1), and in a vacuum environment (magnetic mass spectrometer US 8525107 B2; quadrupole mass spectrometer US 7,381,947; mass spectrometers, including time-of-flight mass spectrometer US 8,598,516 B2).
- US 20130026357 A1 proposes an Ion mobility spectrometry (IMS) in which a single laminar flow of a gas sample is analyzed without an accompanying carrier or gas shell.
- IMS Ion mobility spectrometry
- the measurement region, the ionization region, and the detection region are continuous, and they are in the same chamber, i.e. no separate ionization and measurement chambers.
- electrodes generate an electric field to deflect gas ions to the detectors.
- the Spectrometer of Increment Ion Mobility (SUM) is a selective ionization detector whose operation is based on the dependence of the increment of the ion mobility coefficient on the electric field strength.
- WO 2008018811 A1 proposes a SUM characterized in that the ionization source is made in the form of a corona electrode, and the ionization chamber is aligned with the inlet portion of the drift gap and is formed by an inlet nozzle, a corona electrode inserted into the nozzle and a central electrode, while the corona electrode is mounted at the inlet end the central electrode along its axis and is electrically connected to it, or introduced into the inlet pipe through its wall and insulator at an angle to the inner surface of the inlet pipe.
- SUM proposes a SUM characterized in that the ionization source is made in the form of a corona electrode, and the ionization chamber is aligned with the inlet portion of the drift gap and is formed by an inlet nozzle, a corona electrode inserted into the nozzle and a central electrode, while the corona electrode is mounted at the inlet end the central electrode along its axis and is electrically connected to it, or introduced into
- CMA static mass analyzer
- WO 2013002683 A1 Known static mass analyzer (CMA) with double focusing
- the resolution limit of a double focusing SMA is limited by the level of chromatic aberrations of the second and higher orders, proportional to the degrees of the ratio of the energy spread to the accelerating voltage.
- An effective way to reduce these chromatic aberrations in such cases is ion energy filtering, which is implemented in WO 2013002683 A1.
- Known parallel-multichannel quadrupole MS (containing in one vacuum volume more than one channel), including N, where N is an integer greater than 1, a channel consisting of: an ion source block, comprising N ion source IB channels, each of which includes one ion source; a docking block unit including a pre-forming unit and a distribution-accelerating unit, each of which contains N IB channels; analyzer-dispersing block containing N analyzer-dispersing IB channels; a detection system including N ion detectors; controller-computer system.
- the analyzer-dispersing unit includes N coupled type (having inter-channel common electrodes) quadrupole IB channels, each of which is single-channel (single-threaded).
- This analogue like all known single-stage single-stage MSs with a quadrupole ion trap, has a low mass determination accuracy of ⁇ 20 ppm. It has a relatively average resolution of several tens of thousands.
- Non-destructive quantitative analysis of the chemical composition of a solid substance using corpuscles can be carried out only on the basis of analysis of a sample of the surface layer of a substance.
- the sensitivity of some mass spectrometers using continuous ion fluxes for example, magnetic and quadrupole mass spectrometers, as well as ion mobility spectrometers and ion mobility increments are relatively low, due to the recombination of ions in a continuous flow.
- RRM components are very complex and work inefficiently. For example, there are no effective sources and receivers of electromagnetic waves in some of its length ranges.
- the main objective of the present invention is to offer a new type of method for search-analysis (recognition) of an object / target, in order to increase its sensitivity.
- the goal of improving the sensitivity of the search-analysis, object / target is achieved by improving the methods of certain types of analyzes and on the basis of new methods of combining various types of analyzes.
- the inventive method of search-analysis of an object / target meets the criteria of the invention, since at the filing date of the application no similar solutions have been identified.
- the method for search-analysis of an object / target proposed here has a number of significant differences from its known analogues.
- search analysis is carried out using at least one feature selected from the group consisting of the following types (a) - (c):
- At least one object transmission channel is selected from the following series: single-channel object transmission channel; multi-channel object transmission channel;
- at least one analyzer transmission channel is selected from the following series: single-channel analysis transmission channel; multi-channel analyzer transmission channel;
- an analysis is performed in a gas medium, the pressure of which in the analyzer chamber is selected in one of the following ranges: constant pressure; pressure with the possibility of changing within specified limits from several atmospheric pressures to ultrahigh vacuum;
- At least one of the longitudinal and transverse electric and acoustic waves is used, the characteristics of which are selected from the group consisting of its types: generation duration: pulsed (wave packet); the duration of the generation with the possibility of changing the duration of the pulse and repetition period; wave frequency: constant; with the possibility of change; wave amplitude / voltage: constant; with the possibility of change;
- the RRM corresponds to at least one set of subtypes of its components, for example, in the case of using the active phased array antenna system (APAAS) performed by distributed components (quantities, spatial orientations, section profiles), the antenna is made so that in at least one of two mutually perpendicular cross sections, the section shape is a segment of a second-order curve, and the receiver is made selected from the group consisting of individual elements: a straight line, several continuous lines, any other configuration located in the focus of the antennas and near them;
- APAAS active phased array antenna system
- the third (auxiliary) wave when the third (auxiliary) wave is directed to the intersection region of two other intersecting waves (reference waves), the third (auxiliary) wave reaches the intersection region of the reference wave packets in at least one of the time periods: before, during and after the intersection time reference waves;
- the characteristics of the waves are selected based on the requirements: the reference waves penetrate into the depth of the target and, when they intersect in the region that needs to be analyzed, cause the characteristic radiation of the substance of the target object, while the auxiliary wave brings information about the characteristic radiation of the substance of the target object to the system intended for their analysis; - two intersecting waves selected from the group comprising two incident waves; one incident wave, another reflected wave;
- the wave is polarized
- the “interference damping principle” containing at least one operation: summing the signals mixed with noise received at spatially separated points and requiring preliminary synchronization of the signals according to the time of arrival of the wave front; summing the signal fragments mixed with noise, the reception of which is spaced in time, and requiring preliminary synchronization of these signal fragments in phase of a particular signal element;
- ionization of the corpuscles is carried out on the basis of using at least one of the types of separation of the areas of ionization and analysis: the corpuscles are ionized in a separate medium from the analyzer chamber; ionize the corpuscles in the same chamber with the area of analysis;
- - analysis of the sample is carried out on the basis of a detection method selected from the group including the following types: in positional form on one or more positional detectors; time-of-flight view of at least one time-of-flight detector; analysis of the frequency of currents in the detection array; in the form of a spectrum of characteristic electromagnetic radiation of at least one of the processes: absorption or emission of radiation; - the stream of corpuscles is subjected to at least a single separation according to the masses of its constituent components based on the use of at least one of the types of separation effects: a fine-mesh filter according to the size of the molecules; mechanical impact; exposure to a high-frequency electric field;
- the separative effect of the mechanical form is carried out due to at least one of the types of mechanical separation effects: (a) rotation of the channel of the laminar flow of corpuscles; (B) expanding the volume of the channel flow of the corpuscle; (c) turbulence of the flow of particles in the channel;
- - selection / ionization of the corpuscles is carried out immediately after separation of the corpuscular stream in the part of the outlet channel of the corpuscular collector near its wall (peripheral region) or is physically divided into several layers (mass ranges) and the analysis of the corpuscles is carried out separately in each of the layers;
- the separation effect of the high-frequency electric type is carried out due to the influence of the high-frequency electric field on the movement of the ion flux (ionized corpuscles), with the appropriate choice of the laws of generation duration and amplitude of the high-frequency electric field;
- - IMS and SUM analyze the sample in at least one of the gaseous media selected from the group including the following types: a single laminar flow of the gas sample is analyzed without an accompanying carrier or gas shell; with an accompanying gas carrier, for example, with an inert gas;
- At least one type of electric field is selected, selected from the group including the following types: (a) across the flow of the gas sample to deflect the ions to the position detectors - electrodes located on one of the side walls of the drift region; (B) parallel to the air flow to accelerate ions;
- the arrival of ions in the MS analyzer of any kind is carried out pulsed (in the form of an ion packet).
- FIG. 1 and 2 in a schematic form in a Cartesian rectangular coordinate system xyz, respectively, in a projection on the xz plane and in a projection on the yz plane, one example A3W of a method for conducting a three-stream wave quantitative analysis of the chemical composition of an object / target O I M, based on the excitation in it, is shown characteristic radiation (energy excitation).
- the first W1 and second W2 reference waves are directed (incident) to the object / target OI M.
- the parameters describing their physical characteristics are selected so that the characteristic radiation of the object / target 01 M is effectively formed only in their simultaneous intersection that needs to be analyzed.
- the third wave W3 (auxiliary wave) is sent to the suppression region of the first W ⁇ and second W2 reference waves, which reaches the intersection region of the packets of reference waves, at least in one of the time periods: before, during and after the intersection time of the first W ⁇ and second W2 reference waves.
- the parameters describing the physical characteristics, the third wave W3 is selected so that, based on the change in parameters (in particular: amplitude, phase, polarization), in at least one of the groups that passed through the object / target O I M and are reflected in the object / target , brought information about the characteristic radiation of the object / target ⁇ I ⁇ to the system intended for their analysis.
- the signals W ] l and W 11 2 transmitted through the object / target OI M can be studied, respectively, from the first W ⁇ and second W2 reference waves.
- FIG. Figures 3 and 4 in cross section show in schematic form two ways ChC ⁇ and ChC2 to execute a channel of corpuscles for implementing separative separation by mass of gas flow molecules.
- laminar gas stream 1Gb upon transition from the first zone 1Z1 to the second zone 1Z2 undergoes a separative separation by mass of the molecules of the gas stream due to the bending of the casing wall C l of the channel.
- the laminar gas flow 2Gb when passing from the first zone 2Z1 to the second zone 2Z2, undergoes separation by mass of molecules of the gas flow due to expansion of the lower part of the wall of the casing of the Ca2 channel.
- each of the initially single streams 1Gb and 2Gb is divided into three streams: the 1Gb stream is divided into three sorted streams lbl, lb2 and lb3; the 2Gb stream will be divided into three sorted streams 2bl, 2b2 and 2b3. Each of these sorted streams can be analyzed separately.
- Figure 5 shows in a schematic form one of the methods of multi-object (simultaneously several objects) search-analysis of an object / target (in principle, instead of the two indicated objects ⁇ I ⁇ ⁇ and 0 / ⁇ 2 there can be one or more object / target).
- Fig. 5 shows two corpuscular object channels Chi, C / z2, as well as the corresponding two corpuscular selection subsystems a ⁇ and a2), in which from the surface layer of the object 01 Ml take samples of the particles and send them to the switch ⁇ 21.
- the corpuscle stream is directed to the first converter unit CB ⁇ , which, after appropriate procedures, directs the corpuscle stream through the ion path AhX. X into the multi-path first ion analyzer channel IA1.
- the two subsystems of selection a3 and a4 corresponding to them samples of corpuscles are taken from the surface layers of objects O / Ml and 0 / M2 and sent to the first CB1 and second CB2 conversion blocks, in which the flows corpuscle, undergo appropriate procedures.
- the flow of the corpuscles is directed along the ion path Ah ⁇ .2 to the multi-channel first ion analyzer channel 1A ⁇ .
- the flow of corpuscles is directed through the ion path Ah2 into the single-channel second ion analyzer channel IA2.
- FIG. 5 also shows an example of the analysis of several wave object channels and transmission paths (channels and paths for transmission of SET), using the corresponding subsystems of the transducer wave blocks and analyzer channels (in FIG. 5 two wave object transmission channels Ch5 and Ch6 are shown, as well as two corresponding transducer blocks of the SVZ and SBA waves; and the analyzer wave channels WAX, WA2, and WA3.)
- two streams of wave signals from two wave object transmission channels Ch5 and Ch6 can be transmitted through three wave transmission channels Ak, AU and Ah5, and analyzed in three wave analysis channels WAX, WAl and WA3.
- each of the wave object transmission channels Ch5, Ch6, as well as the analyzer wave transmission channels Ah3, ⁇ and Ah5 several wave paths can be present.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к системе и методу поиска-анализа (распознания) (на основе, по меньшей мере, одного из видов анализов: структурного анализа, количественного анализа химического состава вещества) объекта/мишени, на основе использования, по меньшей мере, одного из носителей информации/энергии: корпускулярных потоков, электромагнитных и акустических волн. Поиск-анализ осуществляют с использованием, по меньшей мере, одной особенности, выбранной из группы, состоящей из следующих видов (а) - (с): (a) используют один или более объектных каналов и трактов передачи, а также один или более анализаторных каналов и трактов передачи; (b) используют, по меньшей мере, два пересекающихся CEI в объекте/мишени, выбранных из подтипов CEI, включающих их полный перечень, при этом используют эффекты взаимодействия их между собой и с мишенью/пробой, по меньшей мере, при одной совокупности значений и параметров взаимной ориентации, описывающих физические характеристики каждого из CEI и мишени/пробы; (с) используют, по меньшей мере, один из компонентов, составляющих RRM, выбранный из группы, содержащей следующие вещества (соединения): неорганические, органические, в том числе, биологические.
Description
Способ поиска-анализа объекта/мишени
Настоящее изобретение относится к системе и методу поиска-анализа (распознания) (на основе, по меньшей мере, одного из видов анализов: структурного анализа, количественного анализа химического состава вещества) объекта/мишени, на основе использования, по меньшей мере, одного из носителей информации/энергии (CEI -energy/information carriers): корпускулярных потоков, электромагнитных и акустических волн. Более конкретно, данное изобретение описывает способ улучшения чувствительности поиска-анализа объекта/мишени на основе усовершенствования способов отдельных видов анализов и на основе новых способов сочетания различных видов анализов.
Изобретение может быть использовано, например, для безопасности общества (для обнаружения отравляющих, взрывчатых и наркотических веществ, в окружающей среде, в том числе в поле), в медицине, биологии, фармакологии и материаловедении.
Некоторые из терминов, приведенных в материалах данной заявки на изобретение, для однозначного их истолкования требуют дополнительного пояснения, которые даны здесь.
Канально-однотрактной называется система, выполненная с обеспечением возможности прохождения одного тракта CEI в одном канале.
Канально-многотрактной называется система, выполненная с обеспечением возможности прохождения, по меньшей мере, двух трактов CEI в одном канале.
Виды CEI: электромагнитные волны; акустические, включая гидразвуковые, волны; корпускулы.
Типы волн: поперечная; продольная; бегущая волна.
Типы корпускул: атом, молекула, кластер и их ионы.
Подтипы волн: иеполяризованиая волна; виды волн различной поляризации Подтипы корпускул: виды атомов, молекул, кластеров и их ионов.
Значения и взаимные ориентации параметров, описывающих физические характеристики каждого из CEI, мишень/пробы: значения взаимных направлений падения и углов падения на поверхность мишень/пробы падающих CEI на мишень/пробы; значения взаимных направлений плоскостей поляризации и их ориентации по отношению к поверхности мишень/пробы падающих на ее поверхность СЕТ.
Понятие волн подразумевает полный частотный спектральный диапазон (ПЧД) волн (диапазон всевозможных частот для соответствующего вида воли), например, в случае электромагнитных волн, ПЧД включает и его терагерцовый спектральный диапазон (Т -лучей, с частотой от 0,3 до 3 терагерц)
В некоторых отдельных вариантах известен способ осуществления поиска- анализа (в поисковом режиме мишени в среде и ее анализ или в режиме анализа мишени/пробы заданного образца) объекта/мишени (любой вид живых и неживых объектов и в любом состоянии, включая плазму и неоднородные газовые среды), на основе, по меньшей мере, одного из видов анализов: структурного анализа, количественного анализа химического состава вещества, при котором применяется регистрационно-анализирующая система (RAS - registration analyzing system) или передающая система и RAS (RRM - retrieval and receiver module), любая из которых использует, по меньшей мере, один из носителей энергии/информации (CEI - energy/information carriers), выбранный из группы, состоящей из следующих родов: внешне-генерированный CEI (искусственного происхождения, генерированный модулем RRM), пространственно ориентированный на взаимодействие с объектом/мишенью; CEI откликного происхождения, возникающий в результате воздействия внешне-генерированного CEI на объект/мишень; СЕ1 естественного происхождения (без использования внешне-генерированного CEI).
При осуществлении поиска-анализа объекта/мишени, в зависимости от поставленной задачи, используют один или более видов CEI.
Акустические волны используются для дефектоскопии, толщинометрии (WO 2013081494 А1), и при изучении структуры вещества (объекта/мишени), в частности для получения визуального изображения структуры объекта, например, в виде различных медицинских диагностических ультразвуковых аппаратов.
з
В WO 2013081494 Al предложен ультразвуковой иммерсионный многосекционный совмещенный пьезоэлектрический преобразователь с расширенной диаграммой его направленности.
Акустические волны используют совместно с другими CEI для косвенной оценки химического состава вещества твердотельного объекта/мишени в его глубине.
Электромагнитные волны используют для количественного анализа химического состава вещества (рентгеновского флуоресцентного анализа - например, WO 2009098009 Al WO 2008007998 А1), и при изучении структуры объекта/мишени, в частности для получения визуального изображения структуры обьекта/мишени (WO 2008115089 А1).
В WO 2009098009 А1 предложены аппаратура и методика для рентгеновского флуоресцентного анализа минерального образца, в котором контейнер для образца выполнен с обеспечением возможности, по меньшей мере, двух различных путей облучения рентгеновски лучом образца минерала. Преимущество такой конструкции в том, что она позволяет анализировать элементы, имеющие широкий спектр атомных номеров в одном образце, с улучшенной надежностью и точностью.
В WO 2008115089 А1 предложен способ диагностики, предусматривающий генерирование направленных волн различной частоты, которые вводят в контакт с биологическим организмом. Способ отличается тем, что осуществляют одновременное генерирование продольных и поперечных волн и одновременный прием параметров прошедших через организм продольных и поперечных волн, с выделением границ клеточных структур, обусловленных скачком биомеханических свойств среды, на основании которых формируют визуальные изображения с разрешением, обеспечивающим визуальное восприятие структуры тканей, и
анализируют их на соотношение анизотропии и изотропии тканей, по которому делают вывод об отсутствии или стадии развития патологии исследуемого органа.
Основной недостаток рентгеновского флуоресцентного анализа заключается в том, что с возрастанием глубины (толщины) анализируемой области твердотельного обьекта/мишени чувствительность рентгеновского флуоресцентного анализа падает в связи возрастанием рассеяния и поглощения характеристических излучений в этой толщине. В общем случае, осуществление неразрушающего количественного анализа химического состава по глубине (толщине) твердотельного вещества (рентгеновского флуоресцентного анализа) удается до глубины (толщины) до нескольких десятков микрон.
Корпускулы используют для количественного анализа химического состава вещества (газообразных проб) в среде, давление которой близко к атмосферному (спектрометрия ионной подвижности US 20130026357 А1, спектрометрия приращения ионной подвижности WO2008018811 А1), и при вакуумной среде (магнитный масс-спектрометр US 8525107 В2; квадрупольный масс-спектрометр US 7,381,947; масс-спектрометры, в том числе времяпролетный масс-спектрометр US 8,598,516 В2).
В US 20130026357 А1 предложен спектрометр ионной подвижности (IMS - Ion mobility Spectrometry), в которой единый ламинарный поток пробы газа анализируют без сопровождающего носителя или оболочки газа. В нем область измерения, область ионизации и область детектирования непрерывны, и они в одной камере, т.е. нет отдельных камер ионизации и измерения. У боковых стен камеры электроды генерируют электрическое поле для отклонения ионов газа к детекторам.
Спектрометр приращения ионной подвижности (SUM - Spectrometer of Increment Ion Mobility) является селективным ионизационным детектором, работа которого основана на зависимости приращения коэффициента подвижности ионов от напряженности электрического поля. В WO 2008018811 А1 предложен SUM отличающийся тем, что источник ионизации выполнен в виде коронирующего электрода, а камера ионизации совмещена с входной частью дрейфового промежутка и образована входным патрубком, коронирующим электродом, введенным внутрь патрубка и центральным электродом, при этом коронирующий электрод установлен на входном конце центрального электрода вдоль его оси и электрически соединен с ним, либо введен внутрь входного патрубка через его стенку и изолятор под углом к внутренней поверхности входного патрубка. Такое отличие выполнения SUM позволяет устранить потери ионов при их транспортировке из камеры ионизации в дрейфовый промежуток и тем самым существенно повысить ее чувствительность.
Известен статический масс-анализатор (СМА) с двойной фокусировкой (WO 2013002683 А1). В условиях значительного разброса энергий ионов предел разрешающей способности СМА с двойной фокусировкой ограничивается уровнем хроматических аберраций 2-го и выше порядков, пропорциональны степеням величины отношения энергетического разброса к ускоряющему напряжению. Эффективным способом уменьшения указанных хроматических аберраций в таких случаях является фильтрация по энергии ионов, которая реализована в WO 2013002683 А1.
Известен параллельно-многоканальный квадрупольный MS (US 7,381,947), (содержащий в одном вакуумном объеме более одного канала), включающий N, где N - целое число, больше чем 1, канал, состоящий из: ионно-источникового блока,
включающего N ионно-источниковых IB-каналов, каждый из которых включает один источник ионов; стыковочного блочного звена, включающего предварительно- формирующий блок и распределительно-ускоряющий блок, каждый из которых содержит N IB-каналов; анализаторно-диспергирующего блока, содержащего N анализаторно-диспергирующих IB-каналов; детекторную систему, включающую N ионных детекторов; контроллерно-компьютерную систему. При этом анализаторно- диспергирующий блок, включает N связанного типа (имеющие межканальные общие электроды) квадрупольных IB-каналов, каждый из которых является однотрактным (однопоточным). Данный аналог, как и все известные одиночные одноступенчатые MS с квадрупольной ионной ловушкой, обладает невысокой точностью определения массы - < 20 ррт. Имеет относительно среднее разрешение - несколько десятков тысяч.
Известен времяпролетный масс-спектрометр (US Patent 8,598,516 В2), одним из отличий которого является то, что его анализаторный канал многоканальный и многотрактный.
Неразрушающего количественного анализа химического состава твердотельного вещества с использованием корпускул удается проводить только на основе анализа пробы поверхностного слоя вещества. При этом чувствительность некоторых масс- спектрометров, использующих непрерывные ионные потоки, например, магнитного и квадрупольного масс-спектрометров, а также спектрометров ионной подвижности и приращения ионной подвижности относительно низкие, из-за рекомбинации ионов в непрерывном потоке.
В настоящее время нет способа неразрушающего количественного анализа химического состава вещества по глубине твердотельного объекта/мишени
значительной толщины. Химический состав вещества по глубине твердотельного объекта/мишени оценивается косвенным путем.
Некоторые виды составляющих RRM весьма сложны и работают неэффективно. Например, нет эффективных источников и приемников электромагнитных волн в некоторых ее диапазонах длины.
Основной задачей настоящего изобретения является предложение нового вида способа поиска-анализа (распознания) объекта/мишени, с целью увеличения его чувствительности. Цель улучшения чувствительности поиска-анализа, объекта/мишени достигается на основе усовершенствования способов отдельных видов анализов и на основе новых способов сочетания различных видов анализов.
Заявляемый способ поиска-анализа объекта/мишени соответствует критериям изобретения, так как на дату подачи заявки не выявлено аналогичных решений. Предложенный здесь способ поиска-анализа объекта/мишени имеет ряд существенных отличий от известных его аналогов.
Основное отличие предлагаемого способа поиска-анализа (распознания) объекта/мишени заключается в том, что поиск-анализ осуществляют с использованием, по меньшей мере, одной особенности, выбранной из группы, состоящей из следующих видов (а) - (с):
(a) используют один или более объектных каналов и трактов передачи, а также один или более анализаторных каналов и трактов передачи;
(b) используют, по меньшей мере, два пересекающихся CEI в объекте/мишени, выбранных из подтипов CEI, включающих их полный перечень, при этом используют эффекты взаимодействия их между собой и с мишенью/пробой, по меньшей мере, при одной совокупности значений и параметров взаимной
ориентации, описывающих физические характеристики каждого из CEI и мишени/пробы;
(с) используют, по меньшей мере, один из компонентов, составляющих RRM, выбранный из группы, содержащей следующие вещества (соединения): неорганические; органические, в том числе, биологические.
Другие отличия предлагаемого способа от известных заключаются в том что: - осуществляют поиск-анализ на основе, по меньшей мере, одного из действий, выбранного из группы, включающей следующие его виды (а) - (h): (а) анализ следствий воздействия двух (опорных) пресекающихся волн на объект/мишень с помощью, по меньшей мере, еще одной (третьей) волны; (Ь) анализ различных эффектов отражения/рассеяния СЕТ от объекта (включая, учета комптоновского эффекта, комбинационного рассеяния); (с) анализ изменения параметров CEI, вследствие его прохождения через объект/мишень; (с!) анализ изменения параметров объекта/мишени при внешнем воздействии, в частности, по анализу характеристических электромагнитных излучений от отдельных частиц объекта/мишени на основе возбуждения, по меньшей мере, одного из атомарного и молекулярного энергетического уровня их, по меньшей мере, при одном из процессов: ионизации и рекомбинации и регистрации; (е) анализ временной зависимости изменения параметров мишень/ объекта и процессов в объект/мишени, вследствие воздействия на нее внешнего CEI; (f) спектрометрию ионной подвижности (IMS - Ion Mobility Spectrometry); (g) спектрометрию приращения ионной подвижности (SUM - Spectrometery of Increment Ion Mobility); (h) масс- спектрометрию;
- анализ осуществляют, с помощью, по меньшей мере, одного из RRM , выбранного из группы его видов выполнения: стационарного RRM; передвижного ручного RRM; передвижного на наземном транспорте; передвижного RRM на летательном аппарате;
- осуществляют в одном из режимов, при котором объектные каналы и тракты передачи, а также анализаторные каналы и тракты передачи выбраны, соответственно, из следующих рядов (а) и (Ь): (а) выбран, по меньшей мере, один объектный канал передачи из следующего ряда: однотрактный объектный канал передачи; многотрактный объектный канал передачи; (Ь) выбран, по меньшей мере, один анализаторный канал передачи из следующего ряда: однотрактный анализа торный канал передачи; многотрактный анализаторный канал передачи;
- в случае одновременного направления CEI из нескольких объектных каналов передачи в один анализаторный канал, предусмотрена возможность как одновременного суммарного анализа всего потока СЕТ со всех объектных каналов передачи, так и последующего последовательного отдельного анализа потока CEI из каждого объектного канала передачи в анализаторном канале;
- в его анализаторном канале осуществляют анализ в газовой среде, давление которой в анализаторной камере выбрано в одном из пределов: постоянное давление; давление с обеспечением возможности изменения в заданных пределах от нескольких атмосферных давлений до сверхвысокого вакуума;
- используюся, по меньшей мере, одна из продольных и поперечных электрических и акустических волн, характеристики которой, выбраны из группы, состоящей из ее видов: длительность генерирования: импульсная (пакет волн); длительность генерирования с обеспечением возможности изменения длительности импульса и
периода повторения; частота волны: постоянная; с обеспечением возможности изменения; амплитуда/напряжение волны: постоянная; с обеспечением возможности изменения;
- его RRM соответствует, по меньшей мере, одной совокупности из подтипов его составляющих, например, в случае использования активной фазированной антенной системы (the active phased array antenna system (APAAS)), выполненной распределенными составляющими (количества, пространственные ориентации, профили сечения), антенна выполнена так, что, по меньшей мере, в одном из двух взаимно перпендикулярных поперечных сечений, форма сечения представляет собой сегмент кривой второго порядка, а приемник выполнен выбранным из группы, состоящей из отдельных элементов: непрерывной линейки, нескольких непрерывных линиек, любой другой их конфигурации, расположенных в фокусе антенн и вблизи них;
- при направлении третьей (вспомогательной) волны в область пересечения двух других пересекающихся волн (опорных волн), третья (вспомогательная) волна достигает область пересечения пакетов опорных волн, по меньшей мере, в одном из периодов времени: до, во время и после времени пересечения опорных волн;
- характеристики волн выбирают исходя из требований: опорные волны проникают в глубину мишени и при их пересечении в области, которую необходимо анализировать, вызывают характеристические излучения вещества объекта- мишени, при этом вспомогательная волна доводит информацию о характеристических излучениях вещества объекта-мишени до системы, предназначенной для их анализа;
- две пересекающиеся волны выбраны из группы, включающей две падающие волны; одну падающую волну, другую отраженную волну;
- по меньшей мере, в одном тракте волна поляризована;
- по меньшей мере, в одном из источников и приемников волн осуществляется вращательное движение вокруг выбранной оси;
- для извлечение информации из смеси сигнала с шумом используют «принцип затухания помехи», содержащий, по меньшей мере, одну операцию: суммирование сигналов, смешанны с шумом, принимаемых в пространственно разнесенных точках, и требующий предварительную синхронизацию сигналов по времени прихода фронта волны; суммирования фрагментов сигналов, смешанных с шумом, прием которых разнесен во времени, и требующий предварительную синхронизацию этих фрагментов сигнала по фазе конкретного элемента сигнала;
- при поиске-анализе с использованием корпускулы осуществляют ионизацию корпускул на основе использования, по меньшей мере, одного из видов разделения областей ионизации и анализа: ионизируют корпускулы в отдельной среде от анализаторной камеры; ионизируют корпускулы в одной камере с областью анализа;
- анализ пробы осуществляют на основе способа детектирования, выбранного из группы, включающей следующие виды: в позиционном виде на одном или на нескольких позиционных детекторах; времяпролетном виде, по меньшей мере, на одном времяпролетном детекторе; анализ частоты токов в массиве детектирования; в виде спектра характеристического электромагнитного излучения, по меньшей мере, одного из процессов: поглощение или испускания излучения;
- поток корпускул подвергают, по меньшей мере, однократной сепарации по массам составляющих его компонентов на основе использования, по меньшей мере, одного из видов сепарационного воздействия: мелкоячеистого фильтра по размерам молекул; механического воздействия; воздействие высокочастотным электрическим полем;
- сепаративное воздействие механического вида осуществляют за счет, по меньшей мере, одного из видов механических сепарационных воздействий: (а) поворота канала ламинарного потока корпускул; (Ь) расширения объема канала потока корпускул; (с) завихрения потока корпускул в канале;
- отбор/ионизацию корпускул осуществляют сразу после сепарации потока корпускул в части канала выхода корпускулярного коллектора у его стенки (периферийной области) или физически разделяют на несколько слоев (диапазонов масс) и анализ корпускул осуществляется отдельно в каждом из слоев;
- сепарационное воздействие высокочастотного электрического вида осуществляют за счет воздействия высокочастотного электрического поля на движение потока ионов (ионизированные корпускулы), при соответствующем выборе закономерности длительности генерирования и амплитуды высокочастотного электрического поля;
- в IMS и SUM осуществляют анализ пробы, по меньшей мере, в одной из газовых сред, выбранной из группы, включающей следующие виды: единый ламинарный поток пробы газа анализируется без сопровождающего носителя или оболочки газа; с сопровождающим газовым носителем, например, с инертным газом;
- для направления ионов пробы на детекторы прилагается, по меньшей мере, один вид электрического поля, выбранный из группы, включающей следующие виды: (а) поперек потока пробы газа, чтобы отклонить ионы к позиционным детекторам-
электродам, расположенным на одной из боковых стен области дрейфа; (Ь) параллельно потоку воздуха для ускорения ионов;
- поступление ионов в анализатор MS любого вида (магнитного, квадрупольного и др.), осуществляют импульсно (в виде ионного пакета).
Настоящее изобретение может быть осуществлено во многих вариантах, и только некоторые варианты конструкции, содействующие лучшему пониманию предложенных технических решений, будут описаны посредством примеров, представляемых в сопровождающих чертежах.
На фиг. 1 и 2 в схематическом виде в декартовой прямоугольной системе координат xyz , соответственно в проекции на плоскость xz и в проекции на плоскость yz , показан один пример A3W способа проведения трехпоточного волнового количественного анализа химического состава объекта/мишени О I М , на основе возбуждения в ней характеристического излучения (энергетического возбуждения). На объект/мишень OI M направляют (падающие) первую W\ и вторую W2 опорные волны. При этом параметры, описывающие их физические характеристики (угол падения на поверхность объекта/мишени О/ М ; ориентировку плоскости поляризации, если волна поляризована; частоту; амплитуду), подбирают так, чтобы характеристическое излучение объекта/мишени 01 М эффективно образовывалось только в области их одновременного пересечения, которую необходима анализировать. Третью волну W3 (вспомогательную волну), направляют в область пресечения первой W\ и второй W2 опорных волн, которая достигает область пересечения пакетов опорных волн, по меньшей мере, в одном из периодов времени: до, во время и после времени пересечения первой W\ и второй W2 опорных волн. При этом параметры,
описывающие физические характеристики, третьей волны W3 подбирают так, чтобы на основе изменения параметров (в частности: амплитуду, фазу, поляризацию), по меньшей мере, в одной из групп, прошедших через объект/мишень О I М и отраженных в объект/мишени сигналах, доводила информацию о характеристических излучениях объекта/мишени О I М до системы, предназначенной для их анализа. Дополнительно могут быть изучены прошедшие через объект/мишень OI M сигналы W ]l и W 112 , соответственно от первой W\ и второй W2 опорных волн.
На фиг. 3 и 4 в поперечном разрезе в схематическом виде показаны, два способа ChC\ и ChC2 выполнения канала корпускул для реализации сепаративного расслоения по массам молекул газового потока. На фиг. 3 ламинарный газовый поток 1Gb при переходе из первой зоны 1Z1 во вторую зону 1Z2 претерпевает сепаративное расслоение по массам молекул газового потока из-за изгиба стенки кожуха C l канала. На фиг. 4 ламинарный газовый поток 2Gb при переходе из первой зоны 2Z1 во вторую зону 2Z2 претерпевает сепарационное расслоение по массам молекул газового потока из-за расширения нижней части стенки кожуха Са2 канала. При этом градиент масс от тяжелых к легким массам направлен сверху вниз, так как молекулы с более тяжелыми массами больше сохраняют направление своих движений во вторых зонах 1Z2 и 2Z2. На фиг. 3 и 4, во вторых зонах 1Z2 и 2Z2 показаны перегородки р\ и р2 , которые каждый из первоначально единых потоков 1Gb и 2Gb разделяют на три потока: поток 1Gb разделится на три сортированных потока lbl , lb2 и lb3 ; поток 2Gb разделится на три сортированных потока 2bl , 2b2 и 2b3. Каждый из указанных сортированных потоков может анализироваться отдельно.
На фигуре 5 в схематическом виде показан один из способов многообъектного (одновременно нескольких объектов) поиска-анализа объекта/мишени (в принципе вместо двух указанных объектов О I М\ и 0/ М2 может быть один или более объект/мишень). По нескольким корпускулярным объектным каналам, с помощью соответствующих им подсистем отбора корпускул (на фиг. 5 показаны два корпускулярных объектных каналов Chi , и C/z2 , а также соответствующие им две подсистемы отбора корпускул а\ и а2), в которых с поверхностного слоя объекта 01 Ml забирают пробы корпускул и направляют их в переключатель ^21. Переключатель s2 \ одновременно, при необходимости и поочередно, из объектных каналов поток корпускул направляет в первый преобразовательный блок СВ\ , который поток корпускул, после соответствующих процедур, направляет по ионному тракту AhX. X в многотрактный первый ионный анализаторный канал IA1. По двум объектным каналам С/гЗ и Ch4 , с помощью соответствующих им двух подсистем отбора аЗ и а4 с поверхностных слоев объектов О / Ml и 0/М2 забирают пробы корпускул и направляют их в первый СВ\ и второй СВ2 преобразовательные блоки, в которых потоки корпускул, проходят соответствующие процедуры. Из первого преобразовательного блока СВ\ поток корпускул направляется по ионному тракту Ah\ .2 в многотрактный первый ионный анализаторный канал 1А\ . Из второго преобразовательного блока СВ2 поток корпускул направляется по ионному тракту Ah2 в однотрактный второй ионный анализаторный канал IA2.
На фиг. 5 также показан пример осуществления анализа из нескольких волновых объектных каналов и трактов передачи (каналы и тракты для передачи СЕТ), с помощью соответствующих им подсистем преобразовательных блоков волн и
анализаторных каналов (на фиг. 5 показаны два волновых объектных каналов передачи Ch5 и Ch6 , а также соответствующие им два преобразовательных блоков волн СВЗ и СБА ; и анализаторные каналы волн WAX , WA2 и WA3.) Как показано на фиг. 5, два потока волновых сигналов от двух волновых объектных каналов передачи Ch5 и Ch6 , могут быть переданы через трех волновых каналов передачи Ак , АЫ и Ah5 , и анализированы в трех волновых анализаторных каналах WAX , WAl и WA3. При этом в каждом из волновых объектных каналах передачи Ch5 , Ch6 , а также анализаторных волновых каналах передачи Ah3 , АЫ и Ah5 , могут присутствовать несколько волновых трактов.
Claims
1. Способ осуществления поиска-анализа (в поисковом режиме мишени в среде и ее анализ или в режиме анализа мишени/пробы заданного образца) объекта/мишени (любой вид живых и неживых объектов и в любом состоянии, включая плазму и неоднородные газовые среды), на основе, по меньшей мере, одного из видов анализов: структурного анализа, количественного анализа химического состава вещества, при котором применяется регистрационно-анализирую ая система (RAS - registration analyzing system) или передающая система и RAS (RRM - retrieval and receiver module), любая из которых использует, по меньшей мере, один из носителей энергии/информации (CEI -energy/information carriers), выбранный из группы, состоящей из следующих родов: внешне-генерированный CEI (искусственного происхождения, генерированный модулем RRM), пространственно ориентированный на взаимодействие с объектом/мишенью; CEI откликного происхождения, возникающий в результате воздействия внешне-генерированного CEI на объект/мишень; CEI естественного происхождения (без использования внешне-генерированного CEI),
отличающийся тем, что поиск-анализ осуществляют с использованием, по меньшей мере, одной особенности, выбранной из группы, состоящей из следующих видов (а) - (с):
(a) используют один или более объектных каналов и трактов передачи, а также один или более анализаторных каналов и трактов передачи;
(b) используют, по меньшей мере, два пересекающихся CEI в объекте/мишени, выбранных из подтипов CEI, включающих их полный перечень, при этом используют эффекты взаимодействия их между собой и с мишенью/пробой, по меньшей мере, при одной совокупности значений и параметров взаимной
ориентации, описывающих физические характеристики каждого из CEI и мишени/пробы;
(с) используют, по меньшей мере, один из компонентов, составляющих RRM, выбранный из группы, содержащей следующие вещества (соединения): 5 неорганические, органические, в том числе, биологические.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют поиск-анализ на основе, по меньшей мере, одного из действий, выбранного из группы, включающей следующие его виды (а) - (h):
(a) анализ следствий воздействия двух (опорных) пресекающихся волн на 10 объект/мишень с помощью, по меньшей мере, еще одной (третьей) волны;
(b) анализ различных эффектов отражения/рассеяния CEI от объекта (включая, учета комптоновского эффекта, комбинационного рассеяния);
(c) анализ изменения параметров CEI, вследствие его прохождения через объект/мишень;
15 (d) анализ изменения параметров объекта/мишени при внешнем воздействии, в частности, по анализу характеристических электромагнитных излучений от отдельных частиц объекта/мишени на основе возбуждения, по меньшей мере, одного из атомарного и молекулярного энергетического уровня их, по меньшей мере, при одном из процессов: ионизации и рекомбинации и регистрации;
0 (е) анализ временной зависимости изменения параметров мишень/ объекта и
процессов в объект/мишени, вследствие воздействия на нее внешнего CEI;
(f) спектрометрию ионной подвижности (IMS - Ion Mobility Spectrometry);
(g) спектрометрию приращения ионной подвижности (SUM - Spectrometery of
Increment Ion Mobility);
5 (h) масс-спектрометрию.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что анализ осуществляют, с помощью, по меньшей мере, одного из RRM , выбранного из группы его видов выполнения: стационарного RRM; передвижного ручного RRM; передвижного на наземном транспорте RRM; передвижного RRM на летательном аппарате.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что его осуществляют в одном из режимов, при котором объектные каналы и тракты передачи, а также анализаторные каналы и тракты передачи выбраны, соответственно, из следующих рядов (а) и (Ь):
(a) выбран, по меньшей мере, один объектный канал передачи из следующего ряда: однотрактный объектный канал передачи; многотрактный объектный канал передачи;
(b) выбран, по меньшей мере, один анализаторный канал передачи из следующего ряда: однотрактный анализаторный канал передачи; многотрактный анализаторный канал передачи.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что, в случае одновременного направления CEI из нескольких объектных каналов передачи в один анализаторный канал, предусмотрена возможность как одновременного суммарного анализа всего потока CEI со всех объектных каналов передачи, так и последующего последовательного отдельного анализа потока CEI из каждого объектного канала передачи в анализаторном канале.
6. Способ по любому из п. п. 4 и 5, отличающийся тем, что в его анализаторном канале осуществляют анализ в газовой среде, давление которой в анализаторной камере выбрано в одном из пределов: постоянное давление; давление с обеспечением возможности изменения в заданных пределах от нескольких атмосферных давлений до сверхвысокого вакуума.
7. Способ по любому из п.п. 4-6, отличающийся тем, что используется, по меньшей мере, одна из продольных и поперечных электрических и акустических волн, характеристики которой, выбраны из группы, состоящей из ее видов:
длительность генерирования: импульсная (пакет волн); длительность генерирования с обеспечением возможности изменения длительности импульса и периода повторения;
- частота волны: постоянная; с обеспечением возможности изменения;
амплитуда/напряжение волны: постоянная; с обеспечением возможности изменения.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что его RRM соответствует, по меньшей мере, одной совокупности из подтипов его составляющих, например, в случае использования активной фазированной антенной системы (the active phased array antenna system (APAAS)), выполненной распределенными составляющими (количества, пространственные ориентации, профили сечения), антенна выполнена так, что, по меньшей мере, в одном из двух взаимно перпендикулярных поперечных сечений, форма сечения представляет собой сегмент кривой второго порядка, а приемник выполнен выбранным из группы, состоящей из отдельных элементов: непрерывной линейки, нескольких непрерывных линиек, любой другой их конфигурации, расположенных в фокусе антенн и вблизи них.
9. Способ по любому из п.п. 7 и 8, отличающийся тем, что, при направлении третьей (вспомогательной) волны в область пересечения двух других пересекающихся волн (опорных волн), третья (вспомогательная) волна достигает область пересечения пакетов опорных волн, по меньшей мере, в одном из периодов времени: до, во время и после времени пересечения опорных волн.
10. Способ по 9, отличающийся тем, что характеристики волн выбирают исходя из требований: опорные волны проникают в глубину мишени и при их пересечении в
области, которую необходимо анализировать, вызывают характеристические излучения вещества объекта-мишени, при этом вспомогательная волна доводит информацию о характеристических излучениях вещества объекта-мишени до системы, предназначенной для их анализа.
11. Способ по любому из п.п. 7-10, отличающийся тем, что, две пересекающиеся волны выбраны из группы, включающей две падающие волны; одну падающую волну, другую отраженную волну.
12. Способ по любому из п.п. 7-11, отличающийся тем, что, по меньшей мере, в одном тракте волна поляризована.
13. Способ по любому из п.п. 7-12, отличающийся тем, что, по меньшей мере, в одном из источников и приемников волн осуществляется вращательное движение вокруг выбранной оси.
14. Способ по любому из п.п. 7-13, отличающийся тем, что для извлечения информации из смеси сигнала с шумом используют «принцип затухания помехи», содержащий, по меньшей мере, одну операцию: суммирование сигналов, смешанных с шумом, принимаемых в пространственно разнесенных точках, и требующий предварительную синхронизацию сигналов по времени прихода фронта волны; суммирования фрагментов сигналов, смешанных с шумом, прием которых разнесен во времени, и требующий предварительную синхронизацию этих фрагментов сигнала по фазе конкретного элемента сигнала.
15. Способ по любому из п.п. 4-6, отличающийся тем, что при поиске-анализе с использованием корпускулы осуществляют ионизацию корпускул на основе использования, по меньшей мере, одного из видов разделения областей ионизации и анализа: ионизируют корпускулы в отдельной среде от анализаторной камеры; ионизируют корпускулы в одной камере с областью анализа.
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что анализ пробы осуществляют на основе способа детектирования, выбранного из группы, включающей следующие виды: в позиционном виде на одном или на нескольких позиционных детекторах; времяпролетном виде, по меньшей мере, на одном времяпролетном детекторе; анализ частоты токов в массиве детектирования; в виде спектра характеристического электромагнитного излучения, по меньшей мере, одного из процессов: поглощение или испускания излучения.
17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что поток корпускул подвергают, по меньшей мере, однократной сепарации по массам составляющих его компонентов на основе использования, по меньшей мере, одного из видов сепарационного воздействия: мелкоячеистого фильтра по размерам молекул; механического воздействия; воздействие высокочастотным электрическим полем.
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что сепаративное воздействие механического вида осуществляют за счет, по меньшей мере, одного из видов механических сепарационных воздействий: (а) поворота канала ламинарного потока корпускул; (Ь) расширения объема канала потока корпускул; (с) завихрения потока корпускул в канале.
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что отбор/ионизацию корпускул осуществляют сразу после сепарации потока корпускул в части канала выхода корпускулярного коллектора у его стенки (периферийной области) или физически разделяют на несколько слоев (диапазонов масс) и анализ корпускул осуществляется отдельно в каждом из слоев.
20. Способ по п. 17, отличающийся тем, что сепарационное воздействие высокочастотного электрического вида осуществляют за счет воздействия высокочастотного электрического поля на движение потока ионов (ионизированные
корпускулы), при соответствующем выборе закономерности длительности генерирования и амплитуды высокочастотного электрического поля.
21. Способ по любому из п.п. 15-20, отличающийся тем, что в IMS и SUM осуществляют анализ пробы, по меньшей мере, в одной из газовых сред, выбранной из группы, включающей следующие виды: единый ламинарный поток пробы газа анализируется без сопровождающего носителя или оболочки газа; с сопровождающим газовым носителем, например, с инертным газом.
22. Способ по п. 21 , отличающийся тем, что для направления ионов пробы на детекторы прилагается, по меньшей мере, один вид электрического поля, выбранный из группы, включающей следующие виды: (а) поперек потока пробы газа, чтобы отклонить ионы к позиционным детекторам-электродам, расположенным на одной из боковых стен области дрейфа; (Ь) параллельно потоку воздуха для ускорения ионов.
23. Способ по любому из п.п. 15-20, отличающийся тем, что поступление ионов в анализатор MS любого вида (магнитного, квадрупольного и др.), осуществляют импульсно (в виде ионного пакета).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KZ20132105 | 2013-12-30 | ||
| KZ2013/2105.1 | 2013-12-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2015102477A1 true WO2015102477A1 (ru) | 2015-07-09 |
Family
ID=53493734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/KZ2014/000025 WO2015102477A1 (ru) | 2013-12-30 | 2014-12-29 | Способ поиска-анализа объекта/мишени |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2015102477A1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080067362A1 (en) * | 2006-05-05 | 2008-03-20 | Senko Michael W | Electrode networks for parallel ion traps |
| WO2012005561A2 (ru) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | Saparqaliyev Aldan Asanovich | Способ масс- спектрометрии и устройство для его осуществления |
| RU2011137394A (ru) * | 2009-02-12 | 2013-03-20 | АРКРЭЙ, Инк. | Способ выполнения анализа, устройство для анализа, программа, используемая для реалезации вышеупомянутого способа выполнения анализа, и носитель информации и поисковое устройство для этой программы |
-
2014
- 2014-12-29 WO PCT/KZ2014/000025 patent/WO2015102477A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080067362A1 (en) * | 2006-05-05 | 2008-03-20 | Senko Michael W | Electrode networks for parallel ion traps |
| RU2011137394A (ru) * | 2009-02-12 | 2013-03-20 | АРКРЭЙ, Инк. | Способ выполнения анализа, устройство для анализа, программа, используемая для реалезации вышеупомянутого способа выполнения анализа, и носитель информации и поисковое устройство для этой программы |
| WO2012005561A2 (ru) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | Saparqaliyev Aldan Asanovich | Способ масс- спектрометрии и устройство для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2001239072B2 (en) | Tandem faims/ion-trapping apparatus and method | |
| EP2002461B1 (en) | Mass spectrometer | |
| CA2609802A1 (en) | Multi-beam ion mobility time-of-flight mass spectrometer with bipolar ion extraction and zwitterion detection | |
| JP2021520616A (ja) | 多反射飛行時間型質量分析器 | |
| US8288716B2 (en) | Real-time airborne particle analyzer | |
| JP2010506361A (ja) | 二極性質量分析計 | |
| TWI421901B (zh) | 傾角式雙極質譜儀、質譜儀設備及分析樣品之方法 | |
| TW200832490A (en) | Electrostatic ion trap | |
| JP2006521005A (ja) | Ｍｓ及び同時無走査ｍｓ／ｍｓ用の飛行距離スペクトロメーター | |
| RU2420826C1 (ru) | Способ структурно-химического анализа органических и биоорганических соединений при разделении ионов этих соединений в сверхзвуковом газовом потоке, направленном вдоль линейной радиочастотной ловушки | |
| JPH06215730A (ja) | 飛行時間型質量分析のための方法と装置 | |
| US10317369B2 (en) | Acoustic frequency based system with crystalline transducer module and mass comparator for non-invasive detection of explosives and contraband | |
| JP2014514574A (ja) | Ｆａｉｍｓセルを組み込んだイオン移動度分光分析装置 | |
| Bartels et al. | Dynamical steering in an electron transfer surface reaction: Oriented NO (v= 3, 0.08< Ei< 0.89 eV) relaxation in collisions with a Au (111) surface | |
| KR100793219B1 (ko) | 화학 센서 시스템 | |
| JPH04262358A (ja) | 質量分光測定装置 | |
| EP0878828B1 (en) | Method and apparatus for analysing and detecting a charge-neutral liquid or gas sample | |
| RU2402099C1 (ru) | Способ структурно-химического анализа органических и биоорганических соединений на основе масс-спектрометрического и кинетического разделения ионов этих соединений | |
| CN110088874A (zh) | 利用碎片化分析脂质和其他化合物种类 | |
| Pei et al. | Ion imaging study of reaction dynamics in the N++ CH4 system | |
| WO2015102477A1 (ru) | Способ поиска-анализа объекта/мишени | |
| RU2468464C9 (ru) | Способ разделения ионов органических и биоорганических соединений по приращению ионной подвижности и транспортировки этих ионов внутрь сверхзвукового газового потока | |
| CN115274403A (zh) | 一种离子阱-飞行时间串级反应质谱装置及检测方法 | |
| RU2474916C2 (ru) | Способ разделения ионов органических и биоорганических соединений в сверхзвуковом газовом потоке, предварительной регистрации и транспортировки этих ионов в последующий масс-анализатор | |
| RU2601294C2 (ru) | Способ анализа примесей в жидкостях при их просачивании через трековую мембрану с формированием и транспортировкой анализируемых ионов через радиочастотную линейную ловушку в масс-анализатор при воздействии сверхзвукового газового потока с возможным содержанием в нём метастабильно возбуждённых атомов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 14875979 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| DPE1 | Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101) | ||
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 14875979 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |