一种离子迁移谱仪制造技术

本实用新型专利技术提供了一种离子迁移谱仪，包括用于完成离子迁移的迁移管、用于生成试剂离子的电离源、用于向迁移管内输送样品气体的进样装置、用于干燥并净化载气的分子筛以及用于测量并控制温湿度、载气流量的流量控制单元、温度控制单元、湿度传感单元和处理器单元。本实用新型专利技术通过设置加湿瓶和流量阀来调节控制进入迁移管内的载气湿度，并通过在迁移管的出气口和分子筛出口端设置湿度传感器，比较二者检测到的湿度差值，判断分子筛是否失效；通过安装于电机转轴上的转速传感器来间接测量载气流量，相比采用压力传感器进行分流式检测，提高了载气流量平稳性；本实用新型专利技术采用嵌入式设计，使用方便，灵活性强，适用现场应用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及离子迁移谱仪具体涉及一种具有温湿度、流量测控功能的离子迁移谱仪。
技术介绍
离子迁移谱(IMS)技术是基于气相中不同的气相离子或带电团簇在电场中迁移速率差异来对物质种类或形态进行表征的一种分析技术，离子迁移谱仪具有灵敏度高、检测速度快、体积小、功耗低、能在大气压和室温下工作等优点，现已广泛应用于爆炸物、毒品、化学试剂以及环境污染物的快速检测中。离子迁移谱仪一般包括进样装置和作为核心部件的离子迁移管，离子迁移管主要由电离源、离子栅门、迁移管以及离子接收器等组成。待测样品通过进样装置气化，并被载气带入离子迁移管，样品分子与在电离源作用下产生的特定反应试剂离子在电离区通过一系列分子-离子反应，最终生成相应的待测离子，待测离子在电场的驱动下通过周期性开启的离子栅门进入迁移管，与逆流的中性漂移气分子不断地碰撞，由于样品中不同待测离子在大小、空间结构上存在差异，因而具有不同的迁移率，在同一电场作用下可先后到达离子接收装置，从而实现分离检测的目的。离子迁移谱仪的迁移管中的载气是用来将样品分子从进样口带入电离区并为电离反应提供合适的环境气氛。不同种类载气和流速会影响离子反应效率，选择合适的载气种类和流速，可以一定程度上改善离子的产生率和利用率。温湿度被认为是影响离子迁移谱分析测定的两个最重要的变量，离子迁移谱仪可以在很宽的温湿度范围内工作，选择合适的工作温度和湿度，能有效地提高分析准确性及效率；由于载气的成分将对离子迁移谱的检测结果产生影响，必须除去载气中的杂质及水分(水分子对离子迁移峰所在的位置将产生较大影响)，不同样品离子的迁移时间随湿度的变化不同，因此在离子迁移谱仪的日常使用中必须定期更换分子筛，以保证设备处于良好的工作状态，离子迁移谱仪上装有的分子筛能够对气体进行高效干燥、选择性吸附，提供纯净的反应环境，可根据湿度情况，判断何时需要更换分子筛，例如，目前离子迁移谱仪中所使用的分子筛为了方便辨别分子筛是否失效，采用了蓝色的指示剂，当分子筛失效时指示剂颜色变浅。因此选择合适的载气流速、工作温度和湿度可以提高仪器检测灵敏度和选择性。目前实验室常用的小型表面解吸常压化学离子源离子迁移谱仪(miniDAPCI－IMS)
将测量的温湿度和载气流量参数传送到PC端，并在PC端对各参数进行监视并修正，这种方式适合在实验室应用，但还存在以下不足：这种方式虽然可实现在PC端进行湿度监视，但仪器中未设置湿度调节控制机构，且采用指示剂辨别分子筛的失效，主要靠人工经验判断，使用不便，且容易误判；载气流量检测用的压力传感器安装于循环气路中，采用分流的方式检测，由于载气流动的波动性较大，误差较大；灵活性不足，不便于携带，不适用于现场应用。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术的目的是提供一种适于现场应用的具有温湿度、流量测控功能的离子迁移谱仪。本技术的上述目的是由以下技术方案来实现的：一种离子迁移谱仪，包括用于完成离子迁移的迁移管、用于生成试剂离子的电离源、用于向迁移管内输送样品气体的进样装置、用于干燥并净化载气的分子筛，其特征在于，还包括处理器单元以及电连接到所述处理器单元的温度控制单元、湿度传感单元和流量控制单元，其中，进样装置的入口处设置有用于向进样装置输入载气的真空泵，真空泵连接到一电机的转轴且所述转轴上安装有一转速传感器，所述转速传感器电连接至处理器单元，所述电机连接至流量控制单元的驱动器。上述离子迁移谱仪还包括加湿瓶和流量阀，所述分子筛连接在迁移管的出气口和进气口之间，所述加湿瓶和流量阀通过管路连接在分子筛出口端与电离源之间的，连接至分子筛出口端的一入口管路伸入到加湿瓶的液体中，连接至电离源的一出口管路伸入到加湿瓶内且不接触液面，流量阀设置在电离源和加湿瓶之间的所述出口管路上。上述离子迁移谱仪中，所述湿度传感单元包括A/D转换电路和接口电路，布置在迁移管的出气口和分子筛的出口端的湿度传感器分别通过A/D转换电路、接口电路电连接到处理器单元；所述处理器单元将接收的来自迁移管的出气口处的湿度传感器的信号值与来自分子筛的出口端处的湿度传感器的信号值相减得到二者的差值，将所述差值与分子筛的静态水吸附指标下限值相比较来判断分子筛是否失效。上述离子迁移谱仪中，所述温度控制单元包括由A/D转换电路和信号放大电路组成的温度采集电路，分别布置在迁移管的加热层、进样装置箱体内部和迁移管1的进样口处的温度传感器经由A/D转换电路和信号放大电路电连接到处理器单元。上述离子迁移谱仪中，所述温度控制单元还包括由功率场效应管开关电路组成的加热电路，布置在加热层中的加热电阻丝通过功率场效应管开关电路电连接到处理器单元。上述离子迁移谱仪还包括用于设定进样装置的进样温度、解吸温度和迁移管的管
体温度以及载气流量参数值的按键输入单元，其电连接到处理器单元。上述离子迁移谱仪还包括液晶显示单元，其电连接到处理器单元。采用上述技术方案，本技术取得以下技术效果：本技术通过设置加湿瓶和流量阀，来调节控制进入迁移管内的载气湿度，并通过在迁移管的出气口和分子筛出口端设置湿度传感器，比较二者检测到的湿度差值，根据分子筛干燥性能衰减规律自动判断分子筛是否失效；通过安装于电机转轴上的转速传感器来间接测量载气流量，相比采用安装于循环气路中的压力传感器进行分流式检测，提高了载气流量平稳性；本技术采用嵌入式设计，使用方便，灵活性强，适用现场应用。附图说明图1为本技术实施例提供的一种离子迁移谱仪的结构示意图；图2为本技术的离子迁移谱仪的温湿度、流量测控系统的框图；图3为载气流量控制方法的流程图；图4为常温常压下流量泵转速与载气流量的关系模型曲线图。图中附图标记表示为：1：迁移管，11：进样口，12：出气口，13：进气口；2离子门；3：离子接收器；4：电离源；5：分子筛；6：进样装置；7：流量阀；8：加湿瓶；9、9’：加热层；10：真空泵；100：处理器单元，101：温度控制单元，102：流量控制单元，103：电源模块，104：湿度传感单元，105：液晶显示单元，106：按键输入单元。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，对本技术的离子迁移谱仪进行详细说明。常用的离子迁移谱仪(IMS)工作原理为：被检测的样品气体与电离的反应物离子在电离区相遇进行电荷交换形成产物离子，这些离子在电场作用下在迁移管内迁移；不同样品物质的产物离子迁移率不同，因此依据离子迁移时间可以对被检测样品做出定性分析。迁移管是IMS仪器的核心部件，由于其在大气压力中工作，迁移管内相关的气体分子、离子的运动规律十分复杂，使得离子迁移谱特性不仅与系统本身结构相关，还受载气和漂移气的气压、温度及湿度等外界条件的影响。图1示出了本技术的离子迁移谱仪的一个实施例的结构。如图1所示，本技术的离子迁移谱仪包括用于完成离子迁移的迁移管1、安装于迁移管1壳体前端中部用于生成试剂离子的电离源4、迁移管1壳体内与电离源4同轴设置的离子门2
和离子接收器3、用于输送、干燥及净化载气和迁移气的分子筛5、用于向迁移管1内输送样品气体的进样装置6、包裹在迁移管1外围的加热层9、连接到分子筛5与电离源4的加湿瓶8和流量阀7以及用于测量及控制温度、湿度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子迁移谱仪，包括用于完成离子迁移的迁移管、用于生成试剂离子的电离源、用于向迁移管内输送样品气体的进样装置、用于干燥并净化载气的分子筛，其特征在于，还包括处理器单元以及电连接到所述处理器单元的温度控制单元、湿度传感单元和流量控制单元，其中，进样装置的入口处设置有用于向进样装置输入载气的真空泵，真空泵连接到一电机的转轴且所述转轴上安装有一转速传感器，所述转速传感器电连接至处理器单元，所述电机连接至流量控制单元的驱动器。

【技术特征摘要】
1.一种离子迁移谱仪，包括用于完成离子迁移的迁移管、用于生成试剂离子的电离源、用于向迁移管内输送样品气体的进样装置、用于干燥并净化载气的分子筛，其特征在于，还包括处理器单元以及电连接到所述处理器单元的温度控制单元、湿度传感单元和流量控制单元，其中，进样装置的入口处设置有用于向进样装置输入载气的真空泵，真空泵连接到一电机的转轴且所述转轴上安装有一转速传感器，所述转速传感器电连接至处理器单元，所述电机连接至流量控制单元的驱动器。2.根据权利要求1所述的离子迁移谱仪，其特征在于，还包括加湿瓶和流量阀，所述分子筛连接在迁移管的出气口和进气口之间，所述加湿瓶和流量阀通过管路连接在分子筛出口端与电离源之间的，连接至分子筛出口端的一入口管路伸入到加湿瓶的液体中，连接至电离源的一出口管路伸入到加湿瓶内且不接触液面，流量阀设置在电离源和加湿瓶之间的所述出口管路上。3.根据权利要求1或2所述的离子迁移谱仪，其特征在于，所述湿度传感单元包括A/D转换电路和接口电路，布置在迁移管的出气口和分子筛的出口端的湿度传感器分别通过A/...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄云，赵丽萍，王姜，陈焕文，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：新型
国别省市：江西;36