一种结合光离子化传感器的离子迁移谱设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种结合光离子化传感器的离子迁移谱设备，涉及气体检测技术领域。离子迁移谱设备的离子化源为双窗口紫外灯，双窗口紫外灯包括：玻璃管、第一紫外窗口、第二紫外窗口和激励电极，第一紫外窗口和第二紫外窗口分别设置在玻璃管的两端以分别离子化用于离子迁移谱和光离子化传感器所需的离子，玻璃管内填充有工作气体，激励电极设置在玻璃管的外壁。本方案将光离子化传感器与离子迁移谱技术结合，在仅使用一个离子化源的情况下实现同时离化被检测物进行两种检测，提高了两种设备采集离子的同源性，更有利于设备对于未知浓度气体的定性定量检测，并且减少了灯体对于结合光离子化传感器的离子迁移谱设备体积的占用，降低了能耗。降低了能耗。降低了能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种结合光离子化传感器的离子迁移谱设备


[0001]本技术涉及气体检测
，尤其涉及结合光离子化传感器的离子迁移谱设备。

技术介绍

[0002]离子迁移谱法通常采用放射性物质射线电离空气中的水、氧等分子，这些分子继续与气态被检测分子相互作用形成离子团簇，通过对离子团簇产生的微弱电信号进行采集和检测，从而定性分析待测气体的物质组成。由于使用放射性物质具有危险性，目前使用紫外光对待测气体进行离子化成为较为理想的替代方式。
[0003]然而，由于空气中的反应离子有限，而被测物浓度较高时往往倾向于生成多聚体，而多聚体的团簇重量与被检测物比成倍提高，迁移时间迅速提高。而随着迁移时间的增长，这些多聚体更难被电场约束，容易发生偏转而难以被法拉第盘最终收集，这对于最终被检测物质的定性定量检测具有不利影响。

技术实现思路

[0004]本技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种结合光离子化传感器的离子迁移谱设备。
[0005]本技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]一种结合光离子化传感器的离子迁移谱设备，所述结合光离子化传感器的离子迁移谱设备的离子化源为双窗口紫外灯，所述双窗口紫外灯包括：玻璃管、第一紫外窗口、第二紫外窗口和激励电极，所述第一紫外窗口和所述第二紫外窗口分别设置在所述玻璃管的两端，所述玻璃管内填充有工作气体，所述激励电极设置在所述玻璃管的外壁。
[0007]本方案提供的结合光离子化传感器的离子迁移谱设备，通过在玻璃管的两端分别设置紫外窗口，一个紫外窗口朝向离化区，用于进行离子迁移谱检测，另一个紫外窗口朝向光离子化传感器检测腔，用于进行光离子化传感器检测，将光离子化传感器与离子迁移谱技术结合，当根据单体峰鉴别出物质种类后，使用光离子化传感器和对应物质的修正系数计算被测物质浓度，具有更高的准确性，并且在仅使用一个离子化源的情况下实现同时离化被检测物进行两种检测，提高了两种设备采集离子的同源性，更有利于设备对于未知浓度气体的定性定量检测，并且减少了灯体对于离子迁移谱设备体积的占用，并且由于只驱动一个灯，降低了能耗，减少了一套驱动电路，从灯和电路上减少了设备必要的体积与重量。
[0008]本技术附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术实践了解到。
附图说明
[0009]图1为本技术双窗口紫外灯的实施例提供的结构示意图；
[0010]图2为本技术结合光离子化传感器的离子迁移谱设备的实施例提供的结构框架示意图。
具体实施方式
[0011]以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。
[0012]传统的离子迁移谱设备使用具有放射性的金属同位素(例如
63
Ni，
241
Am)电离空气中的水、氧气分子并进一步与被检测物结合产生离子。但是这些材料往往需要严格的管理，设备需要维护或者损坏后也可能产生对人员的危害和环境污染。紫外光无放射性，光离子化过程稳定，受到环境湿度、污染等因素干扰较小，且具有驱动电路体积小等优点，受到了广泛研究。
[0013]在离子迁移谱应用中，由于被检测物质的得失电子倾向不同，不同的被测物质可以被紫外光离子化形成正离子和电子，也可以通过紫外光激发金属镀膜产生光电效应，这些低能量电子与氧气分子结合形成O2‑
等带负电性的离子，被检测气体分子与之结合形成负离子，完成离子化过程。这些正、负产物离子在电场作用下，通过周期性电压控制开启的离子门进入迁移区。当离子门开启后，在迁移区中离子一方面从电场获得能量作定向漂移，另一方面与逆向流动的中性迁移气体分子不断碰撞而损失能量，由于这些产物离子的质量、所带电荷、碰撞截面和空间构型各不相同，故在电场中各自迁移速率不同，使得不同的离子到达探测器上的时间不同，从而得到分离。当需要检测两种电性的离子时，往往使用具有一个迁移管的离子迁移谱设备，周期性地切换离子化区和迁移区的电场方向，从而实现对正负电荷的准连续检测。
[0014]然而，由于空气中的反应离子有限，而被测物浓度较高时往往倾向于生成多聚体，而多聚体的团簇重量与被检测物比成倍提高，迁移时间迅速提高。而随着迁移时间的增长，这些多聚体更难被电场约束，容易发生偏转而难以被法拉第盘最终收集，这对于最终被检测物质的定性定量具有不利影响。
[0015]光离子化传感器传感器是一种具有极高灵敏度，用途广泛的检测器，可以检测从10ppb到较高浓度的10000ppm的挥发性有机物和其他有毒气体。许多有害物质都含有挥发性有机化合物，光离子化传感器对挥发性有机化合物灵敏度很高。
[0016]光离子化检测器由真空紫外灯和电离室构成。其工作原理是：待测气体吸收紫外灯发射的高于气体分子电离能的光子，被离子化成正离子和电子，在外加电场的作用下这些正负粒子被紫外光窗口附近的电极收集形成电流，这种微弱电流一般通过设置GΩ级别的大电阻从而被放大为可以方便测量的电压值。由于被测气体浓度与光离子化电流在一定范围内成线性关系，因此，通过检测光离子化传感器设备的响应值与气体种类，便可得知被检测气体的浓度，从而确定被测气体是否超标。
[0017]因此为了提高设备的定量准确性，可以将光离子化传感器与离子迁移谱技术结合，当根据单体峰鉴别出物质种类后，使用光离子化传感器和对应物质的修正系数计算被测物质浓度，具有更高的准确性。
[0018]针对以上联用离子迁移谱和光离子化传感器的技术，如果使用传统的两个真空紫外灯分别激发离子迁移谱离子和光离子化传感器探测器，由于不同紫外灯的气体浓度、纯
度、窗口洁净程度等各个方面均存在不可控的生产差异，在使用过程中不同紫外灯体的漏气等衰减速度也不同，因而联用时存在诸多初始的匹配问题、校准问题，并在后期可能存在额外维护问题。
[0019]为此，本技术提出一种结合光离子化传感器的离子迁移谱设备，使用双紫外窗口的真空紫外灯同时参与离子迁移谱的光离子化和光离子化传感器的光离子化不增加灯数量的情况下使用实际上的同一离子化源进行双侧的离子化，提高两种设备采集离子的同源性，更有利于设备对于未知浓度气体的定性定量检测，并且减少了因使用双紫外灯灯等方法导致的设备体积重量上的增加。并且紫外灯的改变不影响其他相应部件的通用方法的功能的实现。双紫外窗口真空紫外灯的具体设计参考图1。
[0020]如图1所示，为本技术双窗口紫外灯的实施例提供的结构示意图，该双窗口紫外灯包括：玻璃管4、第一紫外窗口2、第二紫外窗口7和激励电极5，第一紫外窗口2和第二紫外窗口7分别设置在玻璃管4的两端，玻璃管4内填充有工作气体，激励电极5设置在玻璃管4的外壁，第一紫外窗口2用于离化被测气体分子，产生离子进行离子迁移谱检测，第二紫外窗口7用于离化被测气体分子，产生离子进行光离子化传感器检测。
[0021]下面对双窗口紫外灯的工作原理进行说明。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结合光离子化传感器的离子迁移谱设备，其特征在于，所述离子迁移谱设备的离子化源为双窗口紫外灯，所述双窗口紫外灯包括：玻璃管、第一紫外窗口、第二紫外窗口和激励电极，所述第一紫外窗口和所述第二紫外窗口分别设置在所述玻璃管的两端，所述玻璃管内填充有工作气体，所述激励电极设置在所述玻璃管的外壁，所述第一紫外窗口用于离化被测气体分子，产生离子进行离子迁移谱检测，所述第二紫外窗口用于离化被测气体分子，产生离子进行光离子化传感器检测。2.根据权利要求1所述的结合光离子化传感器的离子迁移谱设备，其特征在于，所述玻璃管内还设置有气体吸收剂。3.根据权利要求1所述的结合光离子化传感器的离子迁移谱设备，其特征在于，所述第一紫外窗口的外表面设置有具有镂空结构的金属纱网。4.根据权利要求1所述的结合光离子化传感器的离子迁移谱设备，其特征在于，所述第一紫外窗口和所述第二紫外窗口采用相同的真空紫外光可穿透材料。5.根据权利要求1至4中任一项所述的结合光离子化传感器的离子迁移谱设备，其特征在于，还包括：气化分流腔、设置在所述第一紫外窗口外部的离子迁移谱检测结构以及设置在所述第二紫外窗口外部的光离子化传感器检测结构；其中，所述气化分流腔设置有待测气体的进气口，用于将所述待测气体分别输送给所述离子迁移谱检测结构和所述光离子化传感器检测结构；所述离子迁移谱检测结构用于在所述第一紫外窗口的作用下离化被测气体分子，产生离子进行离子迁移谱检测，产生对应的电信号；所述光离子化传感器检测结构用于在所述第二紫外窗口的作用下离化被测气体分子，产生离子进行光离子化传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辰，刘凤俊，袁丁，吴红彦，夏征，
申请(专利权)人：北京华泰诺安探测技术有限公司，
类型：新型
国别省市：