[實用新型]一種用于揮發(fā)性有機物實時在線監(jiān)測的離子遷移譜儀

有效

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• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN211785307U
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 黃超群;夏磊;李愛悅;沈成銀;儲焰南
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 鄧治平

本實用新型提出一種用于揮發(fā)性有機物實時在線監(jiān)測的離子遷移譜儀，包括進樣系統(tǒng)、離子遷移管、正負離子檢測快速切換模塊、離子信號分析與處理模塊、揮發(fā)性有機物快速識別模塊和揮發(fā)性有機物濃度計算模塊。當揮發(fā)性有機物經(jīng)進入離子遷移管后，正負離子檢測快速切換模塊選擇檢測模式，并在大于一個采樣周期內(nèi)完成相應檢測模式檢測，并對檢測物質(zhì)進行識別和濃度計算，隨后正負離子檢測快速切換模塊在250毫秒內(nèi)把檢測模式切換到相反極性，完成相反極性離子的檢測、識別和濃度測量，從而實現(xiàn)揮發(fā)性有機物的實時在線監(jiān)測。利用本實用新型技術，揮發(fā)性有機物的快速定性識別更加全面、準確，可進行定量檢測，實現(xiàn)揮發(fā)性有機物的實時在線監(jiān)測。

技術領域

本實用新型屬于分析儀器與檢測領域，具體涉及一種用于揮發(fā)性有機物實時在線監(jiān)測的離子遷移譜儀。

背景技術

離子遷移譜是利用大氣壓下離子在電場中遷移速度的差異，實現(xiàn)對離子的快速分離和探測，具有結(jié)構(gòu)簡單、探測靈敏度高、響應速度快等特點，廣泛應用于爆炸物、毒品和化學戰(zhàn)劑等危害危險品的現(xiàn)場快速定性檢測，據(jù)統(tǒng)計，目前在全球機場、海關等地運行的離子遷移譜檢測設備達數(shù)十萬臺。除公共安全領域外，離子遷移譜也被應用于其他領域，如食品的純度檢測、環(huán)境污染物檢測、制藥工業(yè)中的質(zhì)量控制和病人呼氣中生物標志物查找等。然而這些應用大都集中于目標物的定性分析，極大地限制了離子遷移譜技術的應用范圍。

揮發(fā)性有機物在離子遷移譜中的信號響應和他們的化學性質(zhì)緊密關聯(lián)，電負性高的分子往往形成負離子，而質(zhì)子親和勢高的分子容易產(chǎn)生正離子，所以僅檢測一種極性的離子，容易導致檢測不全面，無法準確獲得環(huán)境中揮發(fā)性有機物的真實分布狀態(tài)；而某些正負離子切換檢測技術，正負離子檢測模式切換時需要的時間過長，易導致信號丟失，降低了離子遷移譜的檢測靈敏度，得到的濃度數(shù)據(jù)也不準確。

實用新型內(nèi)容

本實用新型要解決的技術問題為：針對離子遷移譜在實時在線應用中局限于定性檢測，單一極性離子檢測結(jié)果不全面，及正負離子切換時間過長造成的信號損失導致檢測靈敏度降低等現(xiàn)象，提出一種用于揮發(fā)性有機物實時在線監(jiān)測的離子遷移譜儀，即通過正負離子檢測快速切換模塊，利用同一個遷移管和同一套數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，實現(xiàn)揮發(fā)性有機物的正負離子快速在線檢測，通過揮發(fā)性有機物識別模塊和濃度計算模塊，對揮發(fā)性有機物進行定性和定量檢測，最終實現(xiàn)揮發(fā)性有機物的實時在線監(jiān)測，正負離子快速切換模式可最大限度減少離子信號損失，確保離子遷移譜儀器的檢測靈敏度，進一步拓寬離子遷移譜的應用范圍的同時提高常規(guī)正負離子切換檢測模式的靈敏度。

本實用新型解決上述技術問題采用的技術方案為：

一種用于揮發(fā)性有機物實時在線監(jiān)測的離子遷移譜儀，它由進樣系統(tǒng)、離子遷移管、正負離子檢測快速切換模塊、離子信號分析與處理模塊、揮發(fā)性有機物快速識別模塊和揮發(fā)性有機物濃度計算模塊組成；離子遷移管包括電離源、反應區(qū)、離子門、離子遷移區(qū)和離子信號探測單元。正負離子檢測快速切換模塊選擇正離子或負離子檢測模式，揮發(fā)性有機物分子經(jīng)進樣系統(tǒng)進入離子遷移管的反應區(qū)后，和電離源產(chǎn)生的反應離子在反應區(qū)發(fā)生離子-分子反應，得到帶正電荷或負電荷的產(chǎn)物離子，并匯聚在離子門前；當離子門開啟時，產(chǎn)物離子以脈沖形式進入離子遷移區(qū)，并在電場作用下到達離子遷移管的離子信號探測單元，產(chǎn)生脈沖電信號，離子信號分析與處理模塊對這些電信號處理后，揮發(fā)性有機物快速識別模塊再對上述信號進行快速識別，并將識別數(shù)據(jù)傳輸?shù)綋]發(fā)性有機物濃度計算模塊，計算模塊用于計算檢測到的揮發(fā)性有機物的濃度，并跟蹤揮發(fā)性有機物的濃度隨時間的變化情況，正負離子檢測快速切換模塊切換到相反極性檢測模式，其對應離子也被檢測、識別和計算濃度，從而完成揮發(fā)性有機物的實時在線監(jiān)測。

進一步地，所述離子遷移管的電離源可以為光電離電離源、放射性電離源、電暈放電電離源、等離子體電離源、電噴霧電離源或薄膜型電離源。

進一步地，所述的離子遷移管的離子門可以為Bradbury-Nielson型，也可以是Tyndall-Powell型離子門。