一种制造技术

本申请涉及分析仪器技术领域，提供了一种

【技术实现步骤摘要】
一种VOCs检测方法、系统及设备


[0001]本专利技术涉及分析仪器
，尤其涉及一种
VOCs
检测方法
、
系统及设备
。

技术介绍

[0002]挥发性有机化合物
(VOCs)
广泛存在于空气环境中
,
许多
VOCs
具有潜在的健康和生态危害
。
开发
VOCs
的快速
、
高灵敏检测技术具有重要意义
。
目前
,
真空紫外光电离源耦合质谱法在
VOCs
检测中应用最广
,
但存在样品引入困难
、
检测稳定性差等问题
,
限制了该技术的推广
。
常规大气压电离源如化学电离源和电喷雾电离源等
,
由于低质量
VOCs
与离子或液滴的碰撞概率较低
,
导致电离效率较弱
,
直接限制了
VOCs
检测灵敏度的提高
。
因此
,
研发新型大气压电离源以克服现有电离源低效电离
VOCs
的局限
,
实现
VOCs
检测灵敏度的显著提高
,
是该
当前急需解决的难题
。
[0003]而且常规离子源的内表面在长时间分析样品后，容易发生残留，导致背景噪音过高，且由于结构复杂造成清洗维护非常麻烦；环境大气样品中可能存在气溶胶颗粒，部分
VOCs
会附着在气溶胶颗粒上，常规的电离源难以对气相和气溶胶相中存在的
VOCs
进行同时分析；这需要针对
VOCs
的物理化学特性
,
设计新型电离结构和工作模式
,
以增强低质量
VOCs
的电离碰撞效率
。
开发出高效电离
VOCs
的大气压电离源
,
将可能在气相检测
带来重大的技术进步
。

技术实现思路

[0004]为克服相关技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种
VOCs
检测方法
、
系统及设备
。
[0005]第一方面，本申请提供了一种
VOCs
检测方法，所述方法包括：射频电极对电离气通道提供射频电场；惰性气体通过进气管进入电离气通道，惰性气体经过射频电场电离，产生等离子体；等离子体从进样孔进入气动透镜；进气孔接收目标气体，等离子体与目标气体在进样孔交汇发生一次电离，一次电离后产生的第一离子和目标气体从进样孔进入气动透镜；目标气体与等离子体在气动透镜发生二次电离；一次电离产生的第一离子与二次电离产生的第二离子进入第一电透镜组，第一电透镜组聚焦第一离子与第二离子；聚焦的第一离子与第二离子进入质量分析器，质量分析器对所述第一离子和第二离子进行质量检测；所述气动透镜设有进样孔；所述电离气通道套设在所述气动透镜外侧，所述电离气通道设有进气管以及进气孔，所述进气管设置在所述电离气通道侧壁；所述射频电极设置在所述电离气通道外侧壁；所述气动透镜依次连接第一电透镜组以及质量分析器
。
[0006]需要说明的是，本专利技术中目标气体可以为存在于空气环境中的包括了多种气体的混合气体；具体可以包括甲醇
、
乙醇
、
醚类等挥发性有机物，以及
O2、CO2、H2O、N2等无机气体
。
[0007]在其中一个实施例中，所述一次电离产生的第一离子与二次电离产生的第二离子进入第一电透镜组具体包括，所述一次电离产生的第一离子与二次电离经过离子传输管进入第一电透镜组，离子传输管对聚焦前的第二离子和第一离子进行加热；加热温度为
280
‑
320℃
；优选的，加热温度为
300℃
；由于目标气体中会有包含有气溶胶的可能，当气溶胶经过离子传输管时，通过高温处理，能够使气溶胶充分溶剂化；当第一离子和第二离子进入质量分析器中分析时，减少气溶胶在分析过程中产生干扰
。
[0008]在其中一个实施例中，所述惰性气体流速为0‑
3mL/min
；通过设置合理的流速，使电离反应更充分；若流速过快，会导致电离反应不够充分，气体分子还未完全电离就进入下一环节，会降低检测的灵敏度；另外流速增加会导致雷诺数增加，从而产生涡流，不利于离子传输；在其中一个实施例中，所述惰性气体为氦气
、
氩气和氮气中的至少一种；优选的，所述惰性气体为氩气；由于惰性气体的亚稳原子有较大的激发能，在含有惰性气体的混合气体放电中，由惰性气体产生的等离子体与目标气体发生电离更有效；可以提高对目标气体检测的灵敏度
。
[0009]在其中一个实施例中，所述射频电场的电压为
2kV
‑
10kV
，所述射频电场的频率为
20kHz
‑
100kHz
；采用上述足够让惰性气体变为等离子体态；优选的，所述射频电场的电压为
5kV
，所述射频电场的频率为
100kHz
；频率越大放电电流越小，等离子体态越温和，发生二次放电的概率越低，本申请通过大量实验得出采用
5 kV/100 kHz
组合为优选组合
。
[0010]在其中一个实施例中，所述方法还包括，经过质量检测后的第一离子和第二离子进入第二电透镜组，第二电透镜组聚焦第一离子与第二离子；第二电透镜组与质谱检测器连接
。
第一电透镜组后连接的是质量分析器，质量分析器起到的作用是筛选离子，而质谱检测器的作用是是将经过分离筛选的离子转换为电信号
。
第一电透镜组和第二电透镜组的作用都是为了将原本发散或束宽过大的离子束进行聚焦，使其不至于在传输过程中发生碰撞损失，导致质谱信号的减弱，其本身是不具备任何离子筛选作用的
。
[0011]在其中一个实施例中，所述一次电离以及二次电离均为
penning
电离；在混合气体中
,
当一种气体的亚稳原子同另一种气体的原子或分子碰撞时，即使它们的动能较低，只要前者的激发能大于后者的电离能，后者将被电离，前者则返回基态
。
多余的能量就转变为电子的动能，或使离子激发，这种过程
,
称
Penning
电离
,
或称彭宁电离；发生
Penning
电离的条件是激发原子的激发能大于同它相碰撞的原子的电离能，碰撞结果还可以产生激发态的离子
。
[0012]本申请的
Penning
电离过程指的是：惰性气体生成的等离子体与目标气体中的大量水分子发生
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
VOCs
检测方法，其特征在于，所述方法包括：射频电极对电离气通道提供射频电场；惰性气体通过进气管进入电离气通道，惰性气体经过射频电场电离，产生等离子体；等离子体从进样孔进入气动透镜；进气孔接收目标气体，等离子体与目标气体在进样孔交汇发生一次电离，一次电离后产生的第一离子和目标气体从进样孔进入气动透镜；目标气体与等离子体在气动透镜发生二次电离；一次电离产生的第一离子与二次电离产生的第二离子进入第一电透镜组，第一电透镜组聚焦第一离子与第二离子；聚焦的第一离子与第二离子进入质量分析器，质量分析器对所述第一离子和第二离子进行质量检测；所述气动透镜设有进样孔；所述电离气通道套设在所述气动透镜外侧，所述电离气通道设有进气管以及进气孔，所述进气管设置在所述电离气通道侧壁；所述射频电极设置在所述电离气通道外侧壁；所述气动透镜依次连接第一电透镜组以及质量分析器
。2.
根据权利要求1所述的
VOCs
检测方法，其特征在于：所述一次电离产生的第一离子与二次电离产生的第二离子进入第一电透镜组具体包括，所述一次电离产生的第一离子与二次电离经过离子传输管进入第一电透镜组，离子传输管对聚焦前的第二离子和第一离子进行加热；加热温度为
280
‑
320℃。3.
根据权利要求1所述的
VOCs
检测方法，其特征在于：所述方法还包括，经过质量检测后的第一离子和第二离子进入第二电透镜组，第二电透镜组聚焦第一离子与第二离子
。4.
根据权利要求1所述的
VOCs
检测方法，其特征在于：所述一次电离以及二次电离均为
penning
电离
。5.

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，
申请(专利权)人：广州源古纪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：