一种气体分子浓缩富集方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种气体分子浓缩富集装置，包括装置本体，装置本体包括离子化电离源、进气导流环、电离室、离子收集存储器、离子中和器、以及出气集气装置；本发明专利技术还涉及一种气体分子浓缩富集方法。本发明专利技术采用选择性电离、离子持续存留收集、离子瞬时集中释放中和，实现将原本低浓度的样品气体中待测分子的浓度提高，从而实现对待测样品气体的浓缩富集；由于电离、离子收集、离子释放、离子复合都是非常快速完成的，相应的时间在纳秒和微秒级，同时富集、解吸的时间主要取决于气流速度，远快于传统富集方法。本发明专利技术构思巧妙，富集效果控制灵活，便于气体检测推广应用。

A Method and Device for Concentration and Enrichment of Gas Molecules

The invention provides a gas molecule concentration and enrichment device, which comprises an ionization ionization source, an intake guide ring, an ionization chamber, an ion collection memory, an ion neutralizer, and an exhaust gas collection device, and also relates to a gas molecule concentration and enrichment method. The method adopts selective ionization, ion persistent collection and ion instantaneous centralized release to neutralize, so as to increase the concentration of the molecule to be measured in the original low concentration sample gas, thereby realizing the concentration and enrichment of the sample gas to be measured; because ionization, ion collection, ion release and ion recombination are all accomplished very quickly, the corresponding time is in nanosecond and microsecond levels, and at the same time. The time of enrichment and desorption mainly depends on the gas velocity, which is much faster than the traditional enrichment method. The invention has ingenious conception, flexible control of enrichment effect, and is convenient for popularization and application of gas detection.

【技术实现步骤摘要】
一种气体分子浓缩富集方法及装置
本专利技术涉及低浓度气体分子检测样品前处理领域，特别涉及一种气体分子浓缩富集方法。
技术介绍
低浓度气体分子检测是气体精细化检测的重要部分，在对气态分子进行分析检测的过程中，当目标待测物质的浓度较低时(ppm甚至ppb数量级)往往达不到仪器的检测限，需要对目标气体进行浓缩富集处理，提高浓度以后方可上机测量。现有气体分子浓缩富集处理的技术方法主要有溶液吸收法、填充柱阻留法、以及低温冷凝法等几大类，但上述方法分别存在以下问题：溶液吸收法将待测气体溶解在溶液之中或是与待测气体发生化学反应生成新的易测物质，即将气态样品转化为液态样品，其缺点是改变了物质的形态，已非单纯的富集浓缩，难以适用于质谱、离子迁移谱等气态进样的后续检测，此外溶液是耗材难以用于高频次的在线监测。填充柱阻留法以固态颗粒物作为填充制剂，通过吸附、溶解、或发生化学反应将待测组分阻留在填充材料上来达到浓缩富集的目的，然后通过解吸或溶剂洗脱的方法使被测组分从填充材料上释放出来进行测定。该方法是目前气体富集浓缩的主要方法，分为吸附型、分配型、和反应型3种，其缺点是吸附、解吸速度慢，工作过程中往往需要进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体分子浓缩富集方法，其特征在于，包括以下步骤：电离化，选择性电离源在不破坏分子结构的情况下将待测样品气体中气体分子电离转化为气态离子，电离后气态离子与载气分子形成离子分子混合群；分子离子分离，所述离子分子混合群在流经离子收集存储器时，离子被电场力束缚住存留在离子收集存储器中，中性的载气分子不受影响从收集器中自由通过，在气流的推动被直接排出流走；离子释放，当离子收集完成将离子收集存储器的束缚电场强度变为零或改为相反方向，失去电场束缚或在反向电场力驱动下的离子迅速从离子收集存储器上脱落集中释放出来，形成离子云；电性中和，在气流推动下，离子云流经离子中和器转换为中性气体分子。

【技术特征摘要】
1.一种气体分子浓缩富集方法，其特征在于，包括以下步骤：电离化，选择性电离源在不破坏分子结构的情况下将待测样品气体中气体分子电离转化为气态离子，电离后气态离子与载气分子形成离子分子混合群；分子离子分离，所述离子分子混合群在流经离子收集存储器时，离子被电场力束缚住存留在离子收集存储器中，中性的载气分子不受影响从收集器中自由通过，在气流的推动被直接排出流走；离子释放，当离子收集完成将离子收集存储器的束缚电场强度变为零或改为相反方向，失去电场束缚或在反向电场力驱动下的离子迅速从离子收集存储器上脱落集中释放出来，形成离子云；电性中和，在气流推动下，离子云流经离子中和器转换为中性气体分子。2.如权利要求1所述的一种气体分子浓缩富集方法，其特征在于：离子释放中通过设置离子收集存储器的束缚电场内电场力束缚离子的有效作用时间来调节气体分子的浓缩富集程度。3.如权利要求1所述的一种气体分子浓缩富集方法，其特征在于：离子释放中通过采集离子收集存储器的束缚电场内电场强度判定是否离子收集完成，其中，初始电场强度为设定值，采集的电场强度为状态值，初始电场强度与采集的电场强度的差值与离子数量正相关，在离子收集存储器内体积一定的情况下，判断是否满足释放浓度，若满足，则判定为离子收集完成。4.一种气体分子浓缩富集装置，包括装置本体(100)，其特征在于：所述装置本体(100)包括离子化电离源(30)、进气导流环(40)、电离室(50)、离子收集存储器(60)、离子中和器(70)、以及出气集气装置(80)；其中，所述离子化电离源(30)用于将所述电离室(50)内的待检测的样品气体电离化形成包含样本气体的气态离子与载气分子的离子分子混合群；所述进气导流环(40)与所述电离室(50)内部连通；待检测的样品气体通过所述进气导流环(40)导入所述电离室(50)中；所述电离室(50)用于供所述待检测的样品气体电离，所述电离室(50)与所述离子收集存储器(60)内部连通，所述离子分子混合群流动至所述离子收集存储器(60)中进行分子离子分离；所述离子收集存储器(60)用于收集样本气体的气态离子，所述离子收集存储器(60)内施加有电场，样本气体的气态离子在电场束缚下存储于所述离子收集存储器(60)中，样本气体载气分子不受电场影响穿过所述离子收集存储器(60)与所述离子中和器(70)并从所述出气集气装置(80)导出，离子则在电场力的束缚下被存储在离子收集存储器(60)的绝缘介质上；当离子收集到一定程度将离子收集存储器的束缚电场强度变为零或改为相反方向，失去电场束缚或在反向电场力驱动下的离子迅速从离子收集存储器上脱落集中释放；所述离子中和器(70)用于中和还原气态离子，失去电场力束缚的离子迅速从绝缘介质上逃离下来后被样本气...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵振英，唐玉国，于涌，
申请(专利权)人：南京国科医工科技发展有限公司，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32