[实用新型]一种用于挥发性有机物实时在线监测的离子迁移谱仪

说明书

本实用新型提出一种用于挥发性有机物实时在线监测的离子迁移谱仪，包括进样系统、离子迁移管、正负离子检测快速切换模块、离子信号分析与处理模块、挥发性有机物快速识别模块和挥发性有机物浓度计算模块。当挥发性有机物经进入离子迁移管后，正负离子检测快速切换模块选择检测模式，并在大于一个采样周期内完成相应检测模式检测，并对检测物质进行识别和浓度计算，随后正负离子检测快速切换模块在250毫秒内把检测模式切换到相反极性，完成相反极性离子的检测、识别和浓度测量，从而实现挥发性有机物的实时在线监测。利用本实用新型技术，挥发性有机物的快速定性识别更加全面、准确，可进行定量检测，实现挥发性有机物的实时在线监测。

技术领域

本实用新型属于分析仪器与检测领域，具体涉及一种用于挥发性有机物实时在线监测的离子迁移谱仪。

背景技术

离子迁移谱是利用大气压下离子在电场中迁移速度的差异，实现对离子的快速分离和探测，具有结构简单、探测灵敏度高、响应速度快等特点，广泛应用于爆炸物、毒品和化学战剂等危害危险品的现场快速定性检测，据统计，目前在全球机场、海关等地运行的离子迁移谱检测设备达数十万台。除公共安全领域外，离子迁移谱也被应用于其他领域，如食品的纯度检测、环境污染物检测、制药工业中的质量控制和病人呼气中生物标志物查找等。然而这些应用大都集中于目标物的定性分析，极大地限制了离子迁移谱技术的应用范围。

挥发性有机物在离子迁移谱中的信号响应和他们的化学性质紧密关联，电负性高的分子往往形成负离子，而质子亲和势高的分子容易产生正离子，所以仅检测一种极性的离子，容易导致检测不全面，无法准确获得环境中挥发性有机物的真实分布状态；而某些正负离子切换检测技术，正负离子检测模式切换时需要的时间过长，易导致信号丢失，降低了离子迁移谱的检测灵敏度，得到的浓度数据也不准确。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题为：针对离子迁移谱在实时在线应用中局限于定性检测，单一极性离子检测结果不全面，及正负离子切换时间过长造成的信号损失导致检测灵敏度降低等现象，提出一种用于挥发性有机物实时在线监测的离子迁移谱仪，即通过正负离子检测快速切换模块，利用同一个迁移管和同一套数据采集分析系统，实现挥发性有机物的正负离子快速在线检测，通过挥发性有机物识别模块和浓度计算模块，对挥发性有机物进行定性和定量检测，最终实现挥发性有机物的实时在线监测，正负离子快速切换模式可最大限度减少离子信号损失，确保离子迁移谱仪器的检测灵敏度，进一步拓宽离子迁移谱的应用范围的同时提高常规正负离子切换检测模式的灵敏度。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种用于挥发性有机物实时在线监测的离子迁移谱仪，它由进样系统、离子迁移管、正负离子检测快速切换模块、离子信号分析与处理模块、挥发性有机物快速识别模块和挥发性有机物浓度计算模块组成；离子迁移管包括电离源、反应区、离子门、离子迁移区和离子信号探测单元。正负离子检测快速切换模块选择正离子或负离子检测模式，挥发性有机物分子经进样系统进入离子迁移管的反应区后，和电离源产生的反应离子在反应区发生离子-分子反应，得到带正电荷或负电荷的产物离子，并汇聚在离子门前；当离子门开启时，产物离子以脉冲形式进入离子迁移区，并在电场作用下到达离子迁移管的离子信号探测单元，产生脉冲电信号，离子信号分析与处理模块对这些电信号处理后，挥发性有机物快速识别模块再对上述信号进行快速识别，并将识别数据传输到挥发性有机物浓度计算模块，计算模块用于计算检测到的挥发性有机物的浓度，并跟踪挥发性有机物的浓度随时间的变化情况，正负离子检测快速切换模块切换到相反极性检测模式，其对应离子也被检测、识别和计算浓度，从而完成挥发性有机物的实时在线监测。

进一步地，所述离子迁移管的电离源可以为光电离电离源、放射性电离源、电晕放电电离源、等离子体电离源、电喷雾电离源或薄膜型电离源。

进一步地，所述的离子迁移管的离子门可以为Bradbury-Nielson型，也可以是Tyndall-Powell型离子门。