[發明專利]一種基于光纖SPR傳感器的離子遷移譜儀

有效

• 申請號: 201810030730.4
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108226272B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 倪凱;郭開泰;宋祥祥;余泉;錢翔;王曉浩
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 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裝置，所述檢測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置的電離區、離子門、遷移區和聚焦區，所述檢測裝置還包括光纖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部，并通過光纖連接到所述帶寬光源和所述光譜儀，待測氣體經電離后產生的離子依次經過所述離子門、所述遷移區、所述聚焦區，最終到達所述光纖探頭，其中當離子到達所述光纖探頭時，使來自所述帶寬光源的特定波長的反射光強度在所述光纖中減弱，利用所述光譜儀檢測所述光纖中傳導的減弱的反射光所對應的波長，并根據所述離子門開啟時刻到所述光纖探頭檢測到信號的時刻，來確定離子在所述遷移管內的遷移時間，以結合檢測的波長信息和遷移時間信息鑒別待測氣體中所含的物質；所述光纖探頭包括由銀層覆蓋的光密介質，所述光密介質的一端與所述光纖耦合，所述光密介質的另一端設置有全反射鏡，所述銀層的外側設置有表面等離子體，來自所述光纖的入射光經過與所述表面等離子體相對應的光密介質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，所述光纖探頭通過所述耦合接頭連接到所述光纖耦合器的第三端。

3.如權利要求1至2任一項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設置有漂移氣入口，在所述電離區靠近所述離子門處設置有漂移氣出口，漂移氣從所述漂移氣入口進入所述遷移管內并從所述漂移氣出口流出，所述遷移管內部設置有多個金屬的遷移環，多個遷移環在所述遷移管內施加均勻遞減電勢，產生推動離子前進的勻強電場。

4.如權利要求1至2任一項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部。

5.如權利要求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，伸入長度約3mm。

6.如權利要求1至2任一項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部。

7.如權利要求1至2任一項所述的離子遷移譜儀，其特征在于,所述聚焦區具有等電勢的電極片，所述電極片產生電場方向指向所述遷移管中心的對稱電場以進行離子聚焦。

8.如權利要求7所述的離子遷移譜儀，其特征在于,所述電極片為圓筒形，貼于所述聚焦區的內壁，與所述遷移管之間有絕緣層相隔，所述電極片的內部形成指向圓柱軸心的電場，將進來的離子匯聚。

9.如權利要求7所述的離子遷移譜儀，其特征在于,所述電極片為銅片。