[发明专利]一种反向扩展HADAMARD变换离子迁移谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子迁移谱仪，特别涉及一种反向扩展HADAMARD变换离子迁移谱仪。

背景技术

近年来，无论是国外还是国内，各种恐怖活动在不断加剧，为了更有效地保障公民财产和生命安全，人们加大了对炸药、化学战剂、毒品等的快速检测仪器的研发投入，离子迁移谱仪作为一种快速的痕量化学战剂检测设备，也在如火如荼的发展。

离子迁移谱相比于其他防暴反恐探测仪，其优势主要是能对一些痕量毒害气体进行快速检测，利用不同离子在均匀弱电场条件下具有不同的迁移速度来区分被测物，具有检测速度快、灵敏度高等特点。离子迁移谱探测装置最早出现在20世纪60年代，早期主要应用在军事方面，主要进行痕量化学战剂等的检测，当前，随着各种暴恐活动的日益猖獗，在机场、火车站、海关口岸等场所的安检部门中也大量投入了离子迁移谱仪，以辅助安检人员完成痕量爆炸物、毒品及化学战剂等的快速检测。

电晕放电离子迁移谱仪的工作机理：在放电区，首先由高压模块对高纯N₂或空气放电，生成反应物离子，随后反应物离子进入到反应区；在反应区，反应物离子与通过载气进入反应区的样品分子发生一系列的离子-分子反应，从而将中性的样品分子离子化形成产物离子。连接反应区和迁移区的离子门是周期性打开和关闭的，离子门打开时，产物离子进入到迁移区，迁移区具有均匀稳定的弱电场，它对产物离子作用使其进行横向漂移，在漂移过程中与迎面而来的迁移气体中性分子发生碰撞，由于不同的产物离子具有不同的质量、电荷以及碰撞截面结构，因此其在迁移和碰撞的作用下形成不同的迁移速率，这也就决定了不同的产物离子到达探测器端的时间不同，最终实现了不同离子的有效分离。

随着检测性能要求的不断提升，高分辨率和高信噪比已经成为衡量离子迁移谱检测性能的重要技术指标。为了提高离子迁移谱的检测性能，前人做了大量的研究，21世纪初，人们尝试将HADAMARD多路复用技术引入到离子迁移谱中，成功构建了HADAMARD变换离子迁移谱仪，从一定程度上提高了离子迁移谱的信号利用率即占空比，进而提高了离子迁移谱的信噪比。中国专利CN200910051783.5公开了一种使用HADAMARD变换方法的离子迁移谱仪，它的电离源采用⁶³Ni放射性电离源，利用常规伪随机序列来控制离子门，提高了离子通量和信噪比，利用该方法生成的HADAMARD变换离子迁移谱存在较多假峰，而且该方法生成的离子迁移谱不能有效提高离子迁移谱的分辨率。

因此，在不进行大规模改变离子迁移谱硬件结构的条件下，既能提高信噪比又能有效提高离子迁移谱的分辨率则成为离子迁移谱仪研究和发展的必然趋势。目前与之相关的文献报道较少。

发明内容

本发明技术解决问题：针对传统的信号平均法离子迁移谱分辨率和信噪比低，常规的HADAMARD变换离子迁移谱仅能提高信噪比不能提高分辨率的问题，提出一种反向扩展HADAMARD变换离子迁移谱仪，该发明同时提高了离子迁移谱的信噪比和分辨率，改善了离子迁移谱仪的综合检测性能。

本发明技术解决方案：一种反向扩展HADAMARD变换离子迁移谱仪，它包括电离区、帘气区、反应区、反向扩展HADAMARD变换离子门控模块、迁移区、电荷探测区、逆HADAMARD变换信号处理模块，所述电离区内有电离源，所述电离区与所述反应区之间设置有帘气区，所述帘气区中通入的帘气能阻隔样品气体进入所述电离区，所述反应区与所述迁移区间设置有离子门，特征在于，所述离子门与所述反向扩展HADAMARD变换离子门控模块相连，由所述离子门控模块完成离子门的高速开关控制，所述电荷探测区与所述逆HADAMARD变换信号处理模块相连，所述信号处理模块主要完成叠加谱的采集、A/D转换、逆HADAMARD变换处理、还原谱的显示。

在本发明的一个实施例中，所述电离区采用负高压针对板式放电模式，电离源是一负高压模块，其输出的负高压是-10000V。