[实用新型]用于离子迁移谱仪的进样装置和离子迁移谱仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及离子迁移检测技术领域，具体地说，本实用新型描述一种用于离子迁移谱仪的进样装置以及一种使用上述进样装置对固体颗粒和气体待测样品进行检测的方法。此外，本实用新型还涉及一种具有上述进样装置的离子迁移谱仪。

背景技术

基于离子迁移谱(IMS)技术的探测仪器可用于检测痕量级的爆炸物、毒品、化学毒剂等违禁物品，由于具备快速、灵敏、可便携操作等特点，目前已在军事与安检领域得到广泛应用。大多商业化便携式离子迁移谱设备具备两种采样方法，即固体采样或擦拭采样以及气体采样：前者采用洁净的采样载体如拭纸擦拭可疑物表面，采集待测物颗粒，随后将粘附样品颗粒的拭纸或采样载体放入仪器入口，通过热脱附的方法使固体爆炸物气化以供分析。采样和测试过程中操作人员需佩戴手套或使用专门设计的安装有采样载体的擦拭取样器，以免污染采样载体和检测设备；后者使用抽气泵直接将待测气氛或固体表面的蒸气样品吸入仪器的进样装置进行分析。

气体采样法操作简单，不需耗材，且可避免与待测物的直接接触，但由于大多待测物如炸药、毒品的蒸气压都很低(ppb以下)，因而单靠直接吸入样品的采集方式很难达到仪器的检测下限值。如在分析系统前端设置预浓缩或富集装置，则可大大提升仪器的探测能力。预浓缩器主要包括吸附材料和加热器，其工作原理是首先使待测气体通过吸附材料产生富集，一段时间后加热吸附材料使吸附的气体在短时间内解析，从而得到更高的气体浓度。有的商业化仪器如GE的VaporTracer采用外置便携式真空吸气装置进行气体样品的采集，首先将采样载体置于真空装置的吸气口，使包含待测物蒸气的空气通过采样载体一段时间后，将待测物分子捕获于其上，随后再将采样介质置于检测器中，通过热脱附的方法将待测物分子释放出来以供分析，因而该装置实际起到样品富集的作用。

目前已有多个相关专利，分别描述用于离子迁移谱仪或其它同类分析仪器的预浓缩装置。专利US5162652描述了一种样品混合浓缩引入技术，抽取密封行李中的部分气体并在一封闭腔体中与环境大气相结合，使该混合样品通过一收集器，将某种待测分子集聚到收集表面上加以浓缩，随后再将所吸附的分子由表面释放出来并送至离子迁移谱仪进行分析；专利US6604406描述了一种可人工携带的预浓缩装置，通过一可透过的筛网，将目标物捕获，再通过加热使这些物质释放到腔体中；专利US5083019描述了一种吸附探针浓缩装置，将表面有吸附涂层的金属丝线圈制备的吸附探针在低温时置于进样气流中，用其表面收集气体样品，在测试过程中则通过滑动轴将探针手动送入离子迁移装置的离化反应区后快速加热，使待测物质解吸出来，再加以离化；专利WO2007091998描述了固相微萃取光纤采集浓缩技术，采用暴露在空气中的固相微萃取光纤采集爆炸物、标签剂或其混合物样品，将光纤在经过热解吸附作用后放入预浓缩装置以浓缩样品，并使其进入离子迁移谱仪进行探测。专利US20090249958描述了一种可更换浓缩载体的装置组件，由外壳和内部机架组成，利用可收缩的弹簧压紧装置形成一可容纳若干浓缩载体的空腔和通向探测仪器进样装置的通道，使连续气流可将浓缩载体采集的物质带入仪器中进行分析；专利WO2008074981中涉及的浓缩装置位于离子迁移进样装置内，通过一与迁移管腔相连接的脉冲压力发生器，向管腔内交替施加较小的负压和正压，将空气以仿效喘息的方式吸入或排出进样装置，使待测组分不能进入离化区而被预浓缩装置有效吸附，等待测组分积聚一段时间后，压力发生器产生一较大负压，将预浓缩装置释放出的待测物吸入仪器内部的离化区进行分析；专利WO2007113486中描述的预浓缩装置与离子迁移谱仪的入口相连，由内表面具有一层硅胶吸附材料的金属管构成，吸附层下设置和电源相连的电阻加热元件，用于周期性加热硅胶吸附层使所吸附的物质脱附并以较高的浓度释放到离子迁移谱仪中。

在实际使用中，由于固体擦拭采样仍为目前离子迁移设备常规使用的样品采集方式，仪器前端多设置采样载体进样装置和用于加热载体的热解析器。为了不影响仪器的固体进样装置及功能，上面所述专利中描述的浓缩器，(例如US5162652、US6604406、WO2007091998、US20090249958等)一般都采用外置设计，需要独立于仪器的单独装置，完成样品采集后，再以和固体采样相同的方式进样，由此使得整个检测操作过程繁琐、复杂；另一方面，在具有内置浓缩器的离子迁移谱设备中，(例如WO2008074981、WO2007113486等)，由于浓缩器中的吸附元件需要在低温下工作，仪器前端都不设置热解析器，造成设备只能用于气体样品的分析。