[發(fā)明專利]一種基于光纖SPR傳感器的離子遷移譜儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810030730.4
• 申請(qǐng)日: 2018-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108226272B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪凱;郭開(kāi)泰;宋祥祥;余泉;錢翔;王曉浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號(hào): G01N27/62
• 分類號(hào): G01N27/62
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

1.一種基于光纖SPR傳感器的離子遷移譜儀，包括遷移管和與所述遷移管相耦合的檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置包括光譜儀和帶寬光源，其特征在于,所述遷移管包括按樣品氣體的遷移方向依次設(shè)置的電離區(qū)、離子門、遷移區(qū)和聚焦區(qū)，所述檢測(cè)裝置還包括光纖SPR傳感器，所述光纖SPR傳感器包括光纖探頭，所述光纖探頭伸入所述遷移管內(nèi)部，并通過(guò)光纖連接到所述帶寬光源和所述光譜儀，待測(cè)氣體經(jīng)電離后產(chǎn)生的離子依次經(jīng)過(guò)所述離子門、所述遷移區(qū)、所述聚焦區(qū)，最終到達(dá)所述光纖探頭，其中當(dāng)離子到達(dá)所述光纖探頭時(shí)，使來(lái)自所述帶寬光源的特定波長(zhǎng)的反射光強(qiáng)度在所述光纖中減弱，利用所述光譜儀檢測(cè)所述光纖中傳導(dǎo)的減弱的反射光所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，并根據(jù)所述離子門開(kāi)啟時(shí)刻到所述光纖探頭檢測(cè)到信號(hào)的時(shí)刻，來(lái)確定離子在所述遷移管內(nèi)的遷移時(shí)間，以結(jié)合檢測(cè)的波長(zhǎng)信息和遷移時(shí)間信息鑒別待測(cè)氣體中所含的物質(zhì)；所述光纖探頭包括由銀層覆蓋的光密介質(zhì)，所述光密介質(zhì)的一端與所述光纖耦合，所述光密介質(zhì)的另一端設(shè)置有全反射鏡，所述銀層的外側(cè)設(shè)置有表面等離子體，來(lái)自所述光纖的入射光經(jīng)過(guò)與所述表面等離子體相對(duì)應(yīng)的光密介質(zhì)表面和所述全反射鏡的反射后，出射光返回所述光纖。

2.如權(quán)利要求1所述的離子遷移譜儀，其特征在于,所述光纖SPR傳感器還包括P型偏振片、光纖耦合器及耦合接頭，所述帶寬光源通過(guò)所述P型偏振片連接到所述光纖耦合器的第一端，所述光譜儀連接到所述光纖耦合器的第二端，所述光纖探頭通過(guò)所述耦合接頭連接到所述光纖耦合器的第三端。

3.如權(quán)利要求1至2任一項(xiàng)所述的離子遷移譜儀，其特征在于,所述遷移管在所述聚焦區(qū)設(shè)置有漂移氣入口，在所述電離區(qū)靠近所述離子門處設(shè)置有漂移氣出口，漂移氣從所述漂移氣入口進(jìn)入所述遷移管內(nèi)并從所述漂移氣出口流出，所述遷移管內(nèi)部設(shè)置有多個(gè)金屬的遷移環(huán)，多個(gè)遷移環(huán)在所述遷移管內(nèi)施加均勻遞減電勢(shì)，產(chǎn)生推動(dòng)離子前進(jìn)的勻強(qiáng)電場(chǎng)。

4.如權(quán)利要求1至2任一項(xiàng)所述的離子遷移譜儀，其特征在于,所述光纖探頭沿所述遷移管軸向伸入所述遷移管內(nèi)部。

5.如權(quán)利要求4所述的離子遷移譜儀，其特征在于,所述光纖探頭位于所述遷移管中心處，伸入長(zhǎng)度約3mm。

6.如權(quán)利要求1至2任一項(xiàng)所述的離子遷移譜儀，其特征在于,所述光纖探頭垂直所述遷移管軸向伸入所述遷移管內(nèi)部。

7.如權(quán)利要求1至2任一項(xiàng)所述的離子遷移譜儀，其特征在于,所述聚焦區(qū)具有等電勢(shì)的電極片，所述電極片產(chǎn)生電場(chǎng)方向指向所述遷移管中心的對(duì)稱電場(chǎng)以進(jìn)行離子聚焦。

8.如權(quán)利要求7所述的離子遷移譜儀，其特征在于,所述電極片為圓筒形，貼于所述聚焦區(qū)的內(nèi)壁，與所述遷移管之間有絕緣層相隔，所述電極片的內(nèi)部形成指向圓柱軸心的電場(chǎng)，將進(jìn)來(lái)的離子匯聚。

9.如權(quán)利要求7所述的離子遷移譜儀，其特征在于,所述電極片為銅片。