一种表面解吸附采样的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术一种利用介质阻挡放电产生等离子体用于表面解吸附采样方法和装置，包括交流高压电源、高压电极、地电极、绝缘介质、放电气体进出口、腔体等。在高压电极和地电极间施加一定交流电压，放电气体被击穿产生大量高能高浓度电子、离子等物种，在电场加速作用下高能物种经过地电极上的小孔后轰击物体表面，将吸附在物体表面的爆炸物、毒品等待测样品分子从物体表面解吸附后，由气体载带进入质谱、迁移谱等分析仪器检测。该方法可以实现原位在线采样，提高采样效率、缩短采样时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是基于介质阻挡放电等离子体中高能物种的表面解吸附采样方法及装置， 尤其涉及高能物种轰击物体表面吸附的待测样品解吸附采样，解吸附采样后的待测样品进 入质谱、离子迁移谱、色谱等分析进行分析检测。
技术介绍
采样技术的研究一直是分析仪器一个非常重要的研究课题。对于气体样品、挥发 性或半挥发性样品，通常采用吹扫、抽气等直接采样的方法使样品直接进入质谱、离子迁移 谱、色谱等分析仪器进行检测；而对于液体样品，可以通过膜进样方式使液体中样品选择性 通过渗透或半渗透膜进入分析仪器。但是对于固体样品，特别是吸附在物体表面的样品的 取样却一直是一个难点。人们通常使用取样棒或取样纸/布擦拭物体表面，然后将取样棒 或取样纸/布放置在热解析装置中气化，最后由分析仪器分析。传统的加热解吸附采样过 程复杂，属于离线采样。因此，需要发展一种可以原位在线的表面解吸附采样取样的方法。介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge, DBD)是有绝缘介质插入放电空 间的一种非平衡态气体放电又称介质阻挡电晕放电或无声放电。介质阻挡放电能够在大气 压下实现稳定的放电。电源频率可从50Hz至IMHz。电极结构的设计形式多种多样。在两 个放电电极之间充满某种工作气体，并将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖，也可以将 介质直接悬挂在放电空间或采用颗粒状的介质填充其中，当两电极间施加足够高的交流电 压时，电极间的气体会被击穿而产生放电，即产生了介质阻挡放电。放电产生的等离子体的 温度很低，接近室温；但是离子、电子等物种具有很高的能量，足以使吸附在物体表面的待 测样品从物体表面解吸附采样进入气相，再通过管路进入分析检测仪器。
技术实现思路
本专利技术提供一种利用介质阻挡放电等离子体的表面解吸附采样方法及装置，装置 包括放电电源、高压电极、地电极、绝缘介质、腔体等。在高压电极和地电极间施加一定电 压，产生大量高浓度电子、离子、中性自由基在内的物种，在电场加速作用下这些高能物种 通过地电极上的小孔轰击待测物体表面；在这些高能物种作用下，吸附在物体表面的分子 脱离物体表面，然后被质谱、迁移谱等分析仪器检测。该方法能够实现物体表面的在线采 样，加快分析时间，提高分析效率。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种表面解吸附采样的方法，在高压电场的作用下，由介质阻挡放电，依靠放电气 体放电产生的高能物种轰击物体表面使待测样品从物体表面解吸附，然后由放电气体的气 流或分析仪器所形成的负压气流载带进入分析仪器。放电气体冲入介质阻挡放电的高压电极和地电极之间，放电气体为氦气、氩气、氖 气、氮气、空气中的一种或多种。实现所述方法的装置，包括筒状的绝缘腔体，在绝缘腔体的筒体内壁表面设置有与筒体同轴的环状凸台，在环状凸台侧壁上设置有与绝缘腔体外部相通的放电气体入口， 环状凸台的上方依次设置有平板状绝缘介质、平板状高压金属电极、绝缘安全帽，绝缘介 质、高压金属电极、绝缘安全帽相互叠合放置，高压金属电极通过高压导线与高压交流电源 电连接；环状凸台的下方设置有带孔金属地电极，带孔金属地电极为平板状，平板状上开 设有小孔，带孔金属地电极通过地线接地；在带孔金属地电极下方由绝缘腔体的筒体所围绕的区域形成气体和高能离子出□。绝缘介质为石英、陶瓷、环氧树脂或ABS工程塑料，其厚度是0. 5 3mm ；高压金属电极与带孔金属地电极两个电极的间距是3 20mm，电极的面积是 0. 5 100mm2，绝缘介质可以覆盖在高压电极上，也可以处于高压电极和地电极之间。带孔金属地电极上面设有多个小孔，小孔直径在0. Imm到20mm之间。该方法可以实现在线采样，提高采样效率、缩短采样时间。附图说明图1.介质阻挡放电表面解吸附采样取样方法及装置；图中1.高压交流电源；2.高压金属电极；3.绝缘介质；4.带孔金属地电极； 5.绝缘腔体；6.高压导线；7.地线；8.绝缘安全帽；9.放电气体入口 ；10.气体和高能离子 出口。图2.高能物种解吸附采样过程的原理示意图。 具体实施例方式请参阅图1所示。本采样装置，主要由高压交流电源、高压金属电极、绝缘介质、带 孔金属地电极、绝缘腔体、高压导线、地线、绝缘安全帽。其中筒状的绝缘腔体5，在绝缘腔体5的筒体内壁表面设置有与筒体同轴的环状凸台， 在环状凸台侧壁上设置有与绝缘腔体5外部相通的放电气体入口 9，环状凸台的上方依次 设置有平板状绝缘介质3、平板状高压金属电极2、绝缘安全帽8，绝缘介质3、高压金属电极 2、绝缘安全帽8相互叠合放置，高压金属电极2通过高压导线6与高压交流电源1电连接；环状凸台的下方设置有带孔金属地电极4，带孔金属地电极4为平板状，平板状上 开设有小孔，带孔金属地电极4通过地线7接地；在带孔金属地电极4下方由绝缘腔体5的筒体所围绕的区域形成气体和高能离子 出口 10。绝缘介质3为石英，其厚度是2mm ；高压金属电极2与带孔金属地电极4两个电极的间距是8mm，电极的面积是 60mm2，绝缘介质6处于高压电极和地电极之间。带孔金属地电极4上面设有5-100个小孔，小孔直径在0. Imm到20mm之间。所述的表面解吸附采样采样在高压电场的作用下，由介质阻挡放电，依靠放电气 体放电产生的高能物种轰击物体表面使待测样品从物体表面解吸附采样，然后由放电气体 的气流或分析仪器所形成的负压气流载带进入分析仪器。放电气体冲入介质阻挡放电的高压电极和地电极之间，放电气体为氦气、氩气、氖 气、氮气、空气中的一种或多种。由于这些高能物种的能量远大于样品与物体表面的吸附能，放电产生的高能离 子、电子等物种在电场作用下，轰击到物体表面的待测样品分子，把能量传递给样品分子， 使其脱离物体表面，然后由气体载带进入分析仪器检测。高能物种解吸附采样过程的原理 示意图如图2所示。介质阻挡放电产生的大量高能物种足以保证获得高采样效率。权利要求1.一种表面解吸附采样的方法，其特征在于在高压电场的作用下，由介质阻挡放电， 依靠放电气体放电产生的高能物种轰击物体表面使待测样品从物体表面解吸附，然后由放 电气体的气流或分析仪器所形成的负压气流载带进入分析仪器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于放电气体冲入介质阻挡放电的高压电极 和地电极之间，放电气体为氦气、氩气、氖气、氮气、空气中的一种或多种。3.一种实现权利要求1所述方法的装置，包括筒状的绝缘腔体(5)，其特征在于 在绝缘腔体(5)的筒体内壁表面设置有与筒体同轴的环状凸台，在环状凸台侧壁上设置有与绝缘腔体(5)外部相通的放电气体入口(9)，环状凸台的上方依次设置有平板状绝 缘介质(3)、平板状高压金属电极(2)、绝缘安全帽(8)，绝缘介质(3)、高压金属电极(2)、绝 缘安全帽(8)相互叠合放置，高压金属电极(2)通过高压导线(6)与高压交流电源(1)电 连接；环状凸台的下方设置有带孔金属地电极(4)，带孔金属地电极(4)为平板状，平板状上 开设有小孔，带孔金属地电极(4)通过地线(7)接地；在带孔金属地电极(4)下方由绝缘腔体(5)的筒体所围绕的区域形成气体和高能离子 出口(10)。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于绝缘介质(3)为石英、陶瓷、环氧树脂或 ABS工程塑料，其厚度是0. 5 3m本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种表面解吸附采样的方法，其特征在于：在高压电场的作用下，由介质阻挡放电，依靠放电气体放电产生的高能物种轰击物体表面使待测样品从物体表面解吸附，然后由放电气体的气流或分析仪器所形成的负压气流载带进入分析仪器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李海洋，王卫国，仓怀文，韩丰磊，陈创，鞠帮玉，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]