[发明专利]离子迁移谱检测方法及使用该方法的离子迁移谱仪

说明书

发明领域

本发明涉及离子迁移谱仪(IMS)和其中使用的离子迁移谱检测方法，尤其涉及通过差分进行寻峰的离子迁移谱检测方法及使用该方法的离子迁移谱仪。

背景技术

1970年，离子迁移谱检测技术作为一种有机化合物的分析方法由Karasek和Cohen首次提出。从一开始IMS就引起了人们的浓厚兴趣，但是直到20世纪80年代末，人们才对大气气压环境下的分子化学离化(APCI)过程等IMS中的一些难点问题逐渐有了深刻的认识，使IMS的性能得到很大提高，并开始广泛应用于各个方面。现在基于IMS的产品已经广泛应用于机场、码头、车站等的爆炸物、毒品、化学试剂的检测。由于IMS具有灵敏度高(10^-8到10^-14g)、分析时间快和功能强、以及成本不高等优点，其已经成为目前广泛使用的痕量化学物质探测技术之一。

图1和2分别示出了传统IMS系统结构框图和IMS前端(即迁移管)的结构框图。如图1所示，传统IMS系统包括：用于对样品进行采样的采用系统101；分别用于制备载气和排出载气的载气制备系统102和载气排出系统103；分别用于制备迁移气体和排出迁移气体的迁移气体制备系统104和迁移气体排出系统105；IMS系统核心部分迁移管106；迁移管106中的离子门及控制器107；高压发生及控制器108和温度传感及控制器109；以及迁移谱检测器110。迁移谱检测器110优选为包括：微电流放大器1101，用于对由迁移管106中的电荷传感器206所探测到的电流进行放大；A/D转换器1102，用于对所放大的电流值进行数字化；以及迁移谱获取装置1103，用于对数字化的电流信号进行刻度和其他处理，以获得最终的迁移谱。

如图2所示，迁移管106主要包括汽化器201、离子源202、反应区203、离子门204、漂移区205和电荷传感器206。迁移管106还包括样品进入口211、载气进口和出口212和213、迁移气进出口214和215。IMS的基本工作原理描述如下：1、含可疑物质样品(固样或气样)通过采样系统101进入迁移管106；2、经样品气化器201气化，使有害物质分子等进入离子源202，并使其电离成分子离子；3、混合离子经电场引入到离子反应区203，并使分子离子间充分反应；4、启动离子门204，使离子在一充气的有固定电场强度的漂移区205中漂移；5、由电荷传感器206感知离子通过漂移区的时间；6、因离子性质的差异，使不同离子通过漂移区205达到传感器206的时间不同，因而电荷传感器206所探测到的电荷到达时间和离子的性质相关，因此迁移谱检测器110通过对电荷传感器206的探测结果进行处理，得到与离子性质相关的一维时间离子迁移谱；以及7、通过软件算法，对离子迁移谱进行各种处理并识别离子迁移谱中有害物质离子的特征峰，给出适当的报警信息。

由于离子迁移谱易受各种干扰物峰的干扰；及仪器所处环境气压、温度变化对它的影响；机械震动、电子学噪声等更使离子迁移谱复杂化，因此如何准确高效地寻找到有害物质的特征离子迁移峰，并尽可能排除各种干扰，是提高离子迁移谱仪探查有害物质灵敏度、准确度和减少误报率的关键。目前对离子迁移谱的处理和寻峰方法有多种，但还没有比较好的方法可以消除各种干扰，准确高效地寻找有害物质的特征离子迁移峰。

因此，所期望的是一种可对离子迁移谱进行谱处理和寻峰，消除各种干扰，准确高效地寻找有害物质的特征离子迁移峰，提高离子迁移谱仪探查有害物质的灵敏度、准确度和减少误报率的改进方法，以及采用该方法的离子迁移谱仪。

优选地，利用纯载气特征峰确定纯载气谱线下降比例，计算未包含测试物样品时纯载气实际谱线，再与包含测试物样品的迁移谱相比较，进行差分处理，以获得差分谱。

发明内容

申请人发现，离子迁移谱仪中的离子源为系统提供了一个近乎稳定的电荷源，当气压、温度和离子的引出电场等条件不变时，无论是纯载气，还是混合有样品或干扰物的气体，其被电离后进入系统反应区的总电荷量基本不变；同理，分子离子在反应区经充分反应并通过漂移区后到达电荷传感器的总电荷量近乎恒定，当然，因离子性质的差异，迁移谱的结构随之改变。