串联式环境补偿型高场不对称波形离子迁移谱检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术的一种串联式环境补偿型高场不对称波形离子迁移谱检测装置，包括封闭设置的腔体单元结构，腔体单元结构由基板构成，腔体单元结构一端设置进气口，另一端设置出气口，所述腔体结构沿进气口到出气口方向，依次设有含有离子化源的离子化区、第一分离电极、第二分离电极、弱电流检测电极、与弱电流检测电极相连接的弱电流探测器以及偏置电极；其中，第一分离电极和第二分离电极上下对应设置，弱电流检测电极和偏置电极上下对应设置。本实用新型专利技术采用串联的方式，有效的减小了环境温度、湿度、大气压等自然条件的变化对检测电流的影响，提高了基于高场不对成波形离子迁移谱技术原理的仪器的环境适应能力和稳定性。谱技术原理的仪器的环境适应能力和稳定性。谱技术原理的仪器的环境适应能力和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
串联式环境补偿型高场不对称波形离子迁移谱检测装置


[0001]本技术涉及VOCs监测
，具体涉及一种串联式环境补偿型高场不对称波形离子迁移谱检测装置。

技术介绍

[0002]离子迁移谱是一种主流技术，可以用于气体检测。其中的高场不对称波形离子迁移谱通过交变的高低电场作用形成一个离子过滤器，将干扰气体分子和目标分子有效地分开来，有效地提高了检测的选择性和信噪比，引起了环境检测领域的广泛的重视。但是实际测试中，高电场中离子迁移率会都到温度、湿度以及大气压的影响，进而影响待测物质的测量精度。
[0003]高场不对称波形离子迁移谱是90年代发展的一种全新检测技术，其工作原理是离子迁移率在高低电场下发生非线性变化实现离子分离识别，该技术具有结构简单易微型化、检测速度快等优点，被广泛使用于环境、反恐和公共安全等领域。近年来，随着此项技术在痕量物质检测领域的拓展，使用过程中对灵敏度的要求越来越高。在专利CN201810578381.X中介绍，在高场不对称波形例子迁移谱中，灵敏度主要受离子源离化效率和离子分离区损耗比例决定。2012年，美国专利USB8263930B2提出了一种利用流场和电场提高高场不对称性波形离子迁移谱的灵敏度，通过在分离区后端设置离子迁移电场和增加载气流量降低离子复合几率，但是会导致结构和制造的复杂。
[0004]实际的使用中，现场测量时的温度、湿度、大气压可能和实验室中仪器标定时的环境有差异，导致测量结果偏离实际目标物浓度，导致仪器失准，但是目前并没有相关专利对设备的环境适应性进行讨论。<br/>
技术实现思路

[0005]本技术提出的一种串联式环境补偿型高场不对称波形离子迁移谱检测装置，能够提高探测技术对环境的适应能力和稳定性。
[0006]为实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：
[0007]一种串联式环境补偿型高场不对称波形离子迁移谱检测装置，包括封闭设置的腔体单元结构，腔体单元结构由基板构成，腔体单元结构一端设置进气口，另一端设置出气口；
[0008]所述腔体结构沿进气口到出气口方向，依次设有含有离子化源的离子化区、第一分离电极、第二分离电极、弱电流检测电极、与弱电流检测电极相连接的弱电流探测器以及偏置电极；
[0009]其中，第一分离电极和第二分离电极上下对应设置，弱电流检测电极和偏置电极上下对应设置。
[0010]进一步的，包括两个腔体单元结构，相互串联。
[0011]进一步的，所述基板采用硼化玻璃制成。
[0012]进一步的，所述第一离子分离电极及第二离子分离电极采用磁控溅射金靶财制成。
[0013]由上述技术方案可知，本技术的串联式环境补偿型高场不对称波形离子迁移谱检测装置，采用串联的方式，有效的减小了环境温度、湿度、大气压等自然条件的变化对检测电流的影响，提高了基于高场不对成波形离子迁移谱技术原理的仪器的环境适应能力和稳定性。
附图说明
[0014]图1是本技术实施例的结构示意图；
[0015]图2是本技术实施例的补偿原理的电路示意图；
[0016]图3是本技术实施例的环境和电压关系示意图。
具体实施方式
[0017]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0018]如图1所示，本技术实施例的一种串联式环境补偿型高场不对称波形离子迁移谱检测装置包括：由高场不对称波形离子迁移谱仪基板100构成的腔体结构、所述腔体结构一端设有供迁移气和样气混合气进入的进气口1以及另一端设有用于排气的尾气口9，所述高场不对称波形离子迁移谱仪腔体结构内从进气口方向到出气口方向依次设有离子化源3的离子化区、第一分离电极4、第二分离电极5、弱电流检测电极6、与弱电流检测电极6相连接的弱电流探测器7以及偏置电极8。其中，第一分离电极4和第二分离电极5上下对应设置，弱电流检测电极6和偏置电极8上下对应设置；
[0019]所述基板100采用硼化玻璃制成，第一离子分离电极4及第二离子分离电极5采用磁控溅射金靶财制成。
[0020]所述样气和迁移气采用气泵或者风扇驱动进气。
[0021]本技术实施例的高场不对称波形离子迁移谱检测原理为：载气从图1中左侧进气孔101进入装置，目标物和基质通过载气入口进入离子化区后，被离子源3离化成离子形态，得到离子团2，离子团2随载气到达分离区。高频电压和扫描电压分别通过第一离子分离电极4和第二离子分离电极5上，通过产生的电场对离子团进行筛选，离子在产生的高低混合电场中上下震动运动：方形示意的基质离子(a)和圆角形示意的基质离子（c）被牵引至电极表面中和，三角形示意目标特征离子（b）通过分离区，到达检测区被加油直流电压的偏置电极8牵引，被弱电流检测电极捕获而被检测。
[0022]在加在第一分离电极4、第二分离电极5之间扫描直流偏置电压的作用下，最终被弱电流检测电极6捕获，而电流的被转换为电压测量，从而建立起目标物浓度和电压的关系。
[0023]本技术使用如图2所示的两个模块单元串联模式的补偿原理的电路示意图，一路为检测模块单元，一路为补偿模块单元。检测时，一路气体含有目标检测物（颗粒物或者气体）的空气按照一定流量s1通过检测模块，目标检测物在电离室中被电离，通过加有高
频电压的离子迁移区，最终到达检测区，被检测电极捕获，通过电子电路被映射转化为电压V1；另外一路不含目标检测物的空气气体按照一定流量s2通过补偿模块，同样的空气在电离室中被电离，通过加有高频电压的离子迁移区，最终到达检测区，被检测电极捕获，通过电子电路被映射转化为电压V2。由于两个模块所处的环境一样，假设s1=s2,在没有目标物的时候，温度、湿度以及大气压是相同的，所以由于这些因素导致的检测电压的影响也是相同的，也就是说一定的环境对电压影响是相同且是同步，分别记为V1和V2，如图3，同样的环境下，当有目标检测物的时候此时检测模块的检测电压为V3，由于目标物导致的信号增加我们认为是V3
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V1,也就是V3+V2，当外界环境发生变化检测模块单元和补偿单元的检测电压也会随之发生变化，但是可以通过运算扣除环境变化导致的仪器检测信号变化，这样就达到了环境补偿的作用，提高了仪器的环境适应性和稳定性。更进一步的，当s1≠s2时，补偿公式变为V3+s1/s2*V2。
[0024]综上所示，本技术的关键点在于两个单元串联。保护点串联的单元可以是如图1的两个电离、迁移、检测两个独立单元，两个可以等流量，也可以不是相同流量。
[0025]对于实现不含目标检测物的补偿气路，对于测量颗粒物浓度时可以使用过滤器将气体中颗粒物过滤掉实现，对于测量某些气体可以使用Nafion管,也可以使用空气或者其他成分接近的气体近似代替。
[0026]综上本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种串联式环境补偿型高场不对称波形离子迁移谱检测装置，包括封闭设置的腔体单元结构，腔体单元结构由基板构成，腔体单元结构一端设置进气口，另一端设置出气口，其特征在于，所述腔体单元结构沿进气口到出气口方向，依次设有含有离子化源的离子化区、第一分离电极、第二分离电极、弱电流检测电极、与弱电流检测电极相连接的弱电流探测器以及偏置电极；其中，第一分离电极和第二分离电极上下对应设置，弱电流检测电极和偏置电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张猛，刘洋，盛训超，汤咏，连锋，王少武，袁少朴，陈玮剑，
申请(专利权)人：合肥中科环境监测技术国家工程实验室有限公司，
类型：新型
国别省市：