專利名稱：化學(xué)戰(zhàn)劑檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種檢測裝置，特別是一種化學(xué)戰(zhàn)劑檢測儀。
技術(shù)背景目前，離子漂移率譜儀(Ion Mobil ity Spectrometer，IMS)是近幾十年發(fā)展起來 的一種新型氣相分析和檢測儀器，通過測定氣態(tài)特征離子在弱電場中的漂移率來檢測痕量 化學(xué)物質(zhì)種類。它主要由漂移管和外圍電路及氣路系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)組成。漂移管是離子形 成和漂移的場所，是IMS中最重要的部件，它的性能直接決定了整個IMS儀器的指標(biāo)。傳統(tǒng)漂移管主要由四部分組成1離化儲存區(qū)；2離子漂移區(qū)；3位于離化室與漂 移區(qū)之間的離子門；4作為離子檢測器的法拉第盤；其中離化儲存區(qū)及漂移區(qū)是構(gòu)成漂移 管的主要部分。工作時被測樣品氣體分子隨載氣進(jìn)入離化源內(nèi)，被離化成相應(yīng)離子，因為離 化儲存區(qū)的管內(nèi)壁中間隔設(shè)有漂移環(huán)和絕緣環(huán)，所以離化儲存區(qū)中有電場，然后在離化儲 存區(qū)電場的作用下向漂移區(qū)方向移動，由于離子門絕大部分時間處于關(guān)閉狀態(tài)，其逆向的 強(qiáng)電場阻止離子向漂移區(qū)進(jìn)一步移動，離子在離子門前存儲起來。當(dāng)離化儲存區(qū)加正高壓 形成正電場時，在正電場作用下，正離子從離化源內(nèi)泵出，向漂移區(qū)方向漂移并在離子門前 儲存起來，簡稱正模式；反之，負(fù)離子從離化源泵出并在離子門前儲存起來，簡稱負(fù)模式。所 以，對不同極性離子檢測，需在儲存區(qū)和漂移區(qū)施加不同極性電場?；瘜W(xué)戰(zhàn)劑分為兩大類神經(jīng)性毒劑如沙林、塔崩、梭曼及維?？怂购兔訝€性毒劑如 芥子氣、氮芥氣、路易氏氣及氰化氫等。由于中心原子種類及分子結(jié)構(gòu)的不同，神經(jīng)性毒劑 在氣相分子——離子化學(xué)反應(yīng)中，形成正離子的化學(xué)反應(yīng)動力更大，更易形成正離子；而糜 爛性毒劑更易形成負(fù)離子。所以，對化學(xué)毒劑進(jìn)行檢測時，需要對待測物分別進(jìn)行正負(fù)模式 下的離子檢測。但是，傳統(tǒng)漂移管由于本身結(jié)構(gòu)特點決定了其實現(xiàn)正負(fù)模式檢測面臨的一個主要 問題。正負(fù)模式切換時，由于儲存區(qū)電場的方向改變，儲存區(qū)中的離子也經(jīng)歷從一種極性向 另一種極性轉(zhuǎn)變的過程，該過程由原先離子耗盡到另種極性的離子積累直至平衡濃度。新 離子從離化源泵出，漂移經(jīng)過中間較長的漂移反應(yīng)區(qū)，再達(dá)到儲存區(qū)。離子積累過程耗時較 長，無法實現(xiàn)正負(fù)離子同步監(jiān)測用于化學(xué)戰(zhàn)劑的檢測。
發(fā)明內(nèi)容本實用專利針對化學(xué)戰(zhàn)劑的正負(fù)離子檢測要求，結(jié)合離子阱內(nèi)離子恢復(fù)平衡速度 快的特點，提出一種正負(fù)離子同步檢測用于化學(xué)戰(zhàn)劑快速檢測的的化學(xué)戰(zhàn)劑檢測儀。本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種化學(xué)戰(zhàn)劑檢測儀，包括樣品蒸 汽入口，樣品蒸汽入口后設(shè)有漂移管進(jìn)氣口，樣品蒸汽入口與漂移管進(jìn)氣口之間設(shè)有透氣 隔膜，樣品蒸汽入口后還連接有樣品蒸汽采樣泵，漂移管進(jìn)氣口的另一端連接有漂移管，漂 移管的另一個端面上設(shè)有漂移管出氣口，漂移管出氣口的另一端連接有內(nèi)循環(huán)泵，內(nèi)循環(huán) 泵的另一端連接有干燥室，干燥室的另一端連接有摻雜室，摻雜室的另一端設(shè)有內(nèi)循環(huán)載氣入口，內(nèi)循環(huán)載氣入口設(shè)置在透氣隔膜后方，并與漂移管進(jìn)氣口相通，漂移管為離子阱漂 移管，離子阱漂移管內(nèi)部的前面設(shè)有離化源外管，離化源外管的中心處設(shè)有通孔，通孔與漂 移管進(jìn)氣口的另一端相連，離子阱漂移管內(nèi)部的前部的區(qū)域為離子阱，離子阱漂移管內(nèi)部 的后部的區(qū)域為漂移區(qū)，離子阱與漂移區(qū)之間設(shè)有離子?xùn)?，離化源外管上設(shè)有兩個離化源， 離化源設(shè)在離子阱內(nèi)部，離子阱的管內(nèi)壁中只設(shè)有絕緣環(huán)，漂移區(qū)的管內(nèi)壁中間隔設(shè)有漂 移環(huán)和絕緣環(huán)，漂移區(qū)的后部設(shè)有屏蔽柵，屏蔽柵的后面設(shè)有法拉第盤。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點離子阱漂移管用離子阱替代傳統(tǒng)漂移 管的離化儲存區(qū)，儲存區(qū)與漂移區(qū)雙柵離子門改為單離子門柵。當(dāng)離子阱與離子門柵上施 加同一電壓時，離子阱內(nèi)部空間無電場，正負(fù)離子儲存在離子阱內(nèi)；當(dāng)離子阱上施加 脈沖電 壓，在離子阱與離子門柵間形成一個強(qiáng)脈沖電場，離子在電場作用下加速進(jìn)入漂移區(qū)。脈沖 電場為正電場(離子阱上電壓高于離子門)時，正離子被加速進(jìn)入漂移區(qū)；反之，負(fù)離子被 加速進(jìn)入漂移區(qū)。當(dāng)脈沖電壓撤銷后，離子阱內(nèi)部電場也隨之消失；由于離子阱空間小，內(nèi) 部離子濃度差在短時間內(nèi)達(dá)到平衡。具有離子阱漂移管的化學(xué)戰(zhàn)劑檢測儀能實現(xiàn)正負(fù)離子 同步檢測。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中標(biāo)號1_樣品蒸汽入口、2-漂移管進(jìn)氣口、3-透氣隔膜、4-樣品蒸汽采樣泵、 5-漂移管出氣口、6_內(nèi)循環(huán)泵、7-干燥室、8-摻雜室、9-內(nèi)循環(huán)載氣入口、10-離子阱漂移 管、11-離化源外管、12-離子阱、13-漂移區(qū)、14-離子?xùn)拧?5-離化源、16-漂移環(huán)、17-絕緣 環(huán)、18-屏蔽柵、19-法拉第盤。
具體實施方式
為了加深對本實用新型的理解，下面將結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進(jìn)一步 詳述，該實施例僅用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型保護(hù)范圍的限定。如圖1示出了本實用新型化學(xué)戰(zhàn)劑檢測儀的一種實施方式，包括樣品蒸汽入口 1， 樣品蒸汽入口 1后設(shè)有漂移管進(jìn)氣口 2，樣品蒸汽入口 1與漂移管進(jìn)氣口 2之間設(shè)有透氣隔 膜3，樣品蒸汽入口 1后還連接有樣品蒸汽采樣泵4，漂移管進(jìn)氣口 2的另一端連接有漂移 管，漂移管的另一個端面上設(shè)有漂移管出氣口 5，漂移管出氣口 5的另一端連接有內(nèi)循環(huán)泵 6，內(nèi)循環(huán)泵6的另一端連接有干燥室7，干燥室7的另一端連接有摻雜室8，摻雜室8的另 一端設(shè)有內(nèi)循環(huán)載氣入口 9，內(nèi)循環(huán)載氣入口 9設(shè)置在透氣隔膜3后方，并與漂移管進(jìn)氣口 2相通，漂移管為離子阱漂移管10，離子阱漂移管10結(jié)構(gòu)相對于傳統(tǒng)漂移管，漂移管結(jié)構(gòu)變 得簡單，離子阱漂移管10內(nèi)部的前面上設(shè)有離化源外管11，離化源外管11的中心處設(shè)有通 孔，通孔與漂移管進(jìn)氣口 2的另一端相連，離子阱漂移管10內(nèi)部的前部區(qū)域為離子阱12，離 子阱12取代傳統(tǒng)漂移管離化儲存區(qū)，離子阱12由一對環(huán)形電極和兩個呈雙曲面形的端蓋 電極組成，在環(huán)形電極上加射頻電壓或再加直流電壓，上下兩個端蓋電極接地，逐漸增大射 頻電壓的最高值，離子進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)，由端蓋極上的小孔排出，因此，當(dāng)射頻電壓的最高值 逐漸增高時，質(zhì)荷比從小到大的離子逐次排除并被記錄而獲得質(zhì)譜圖，離子阱質(zhì)譜可以很 方便地進(jìn)行多級質(zhì)譜分析，對于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的鑒定非常有用，在質(zhì)譜的使用過程中，離子阱12被認(rèn)為做定性方面有較大優(yōu)勢；而四極桿在定量方面有優(yōu)勢；離子阱漂移管10內(nèi)部的后部區(qū)域為漂移區(qū)13，離子阱12與漂移區(qū)13之間設(shè)有離子?xùn)?4，離子?xùn)?4取代傳統(tǒng)漂移管雙 柵離子門，離化源外管11上設(shè)有兩個離化源15，離化源15設(shè)在離子阱12內(nèi)部，離子阱12 的管內(nèi)壁中只設(shè)有絕緣環(huán)17，漂移區(qū)13的管內(nèi)壁中間隔設(shè)有漂移環(huán)16和絕緣環(huán)17，漂移 區(qū)13的后部設(shè)有屏蔽柵18，屏蔽柵18的后面設(shè)有法拉第盤19。 被測物質(zhì)分子在樣品蒸汽采樣泵4抽氣作用下，從樣品蒸汽入口 1進(jìn)入與透氣隔 膜3接觸，透氣隔膜3材料為有機(jī)高分子材料，被測物質(zhì)分子在透氣隔膜3中溶解擴(kuò)散進(jìn)入 透氣隔膜3內(nèi)壁。內(nèi)循環(huán)載氣在內(nèi)循環(huán)泵6的作用下，從內(nèi)循環(huán)載氣入口 9進(jìn)入透氣隔膜3 內(nèi)壁空間，將透氣隔膜3內(nèi)壁上的分子經(jīng)漂移管進(jìn)氣口 2帶入離子阱漂移管10的離子阱12 內(nèi)，被離化成相應(yīng)的離子，離子阱12中沒有電場，正負(fù)離子可以正負(fù)擴(kuò)散，當(dāng)離化源筒上施 加脈沖電壓后，形成電壓時，在離子阱12靠近離子?xùn)?4前部形成一個電場，當(dāng)相對電壓為 正電壓時，電場方向由離子阱12指向離子?xùn)?4，正離子在電場作用下加速進(jìn)入漂移區(qū)13 ； 反之，負(fù)離子加速進(jìn)入漂移區(qū)13，在正負(fù)高壓頻繁切換下，正負(fù)離子交替被注入漂移區(qū)13， 通過對正負(fù)離子漂移時間的檢測即可得知離子對應(yīng)的物質(zhì)種類。本實用新型為進(jìn)一步優(yōu)化 系統(tǒng)性能，排除水分子及其他干擾分子對測試性能的負(fù)面影響，本實用新型的離子阱漂移 管10采用密閉循環(huán)氣路，離子阱漂移管10采用一種正負(fù)切換方法實現(xiàn)檢測，既能保證較快 的檢測速度，又能確保檢測的實時性，氣體經(jīng)漂移管出氣口 5，進(jìn)入干燥室7，降低氣路中水 分子濃度，再進(jìn)入摻雜室8，在循環(huán)氣體中加入特種化學(xué)劑，用于屏蔽干擾分子的負(fù)面作用， 氣體從摻雜室8出來重新進(jìn)入內(nèi)循環(huán)載氣入口 9。
權(quán)利要求一種化學(xué)戰(zhàn)劑檢測儀，包括樣品蒸汽入口(1)，所述樣品蒸汽入口(1)后設(shè)有漂移管進(jìn)氣口(2)，所述樣品蒸汽入口(1)與所述漂移管進(jìn)氣口(2)之間設(shè)有透氣隔膜(3)，所述樣品蒸汽入口(1)后還連接有樣品蒸汽采樣泵(4)，所述漂移管進(jìn)氣口(2)的另一端連接有漂移管，所述漂移管的另一個端面上設(shè)有漂移管出氣口(5)，所述漂移管出氣口(5)的另一端連接有內(nèi)循環(huán)泵(6)，所述內(nèi)循環(huán)泵(6)的另一端連接有干燥室(7)，所述干燥室(7)的另一端連接有摻雜室(8)，所述摻雜室(8)的另一端設(shè)有內(nèi)循環(huán)載氣入口(9)，所述內(nèi)循環(huán)載氣入口(9)設(shè)置在所述透氣隔膜(3)后方，并與所述漂移管進(jìn)氣口(2)相通，其特征在于所述漂移管為離子阱漂移管(10)，所述離子阱漂移管(10)內(nèi)部的前面設(shè)有離化源外管(11)，所述離化源外管(11)的中心處設(shè)有通孔，所述通孔與所述漂移管進(jìn)氣口(2)的另一端相連，所述離子阱漂移管(10)內(nèi)部的前部的區(qū)域為離子阱(12)，所述離子阱漂移管(10)內(nèi)部的后部的區(qū)域為漂移區(qū)(13)，所述離子阱(12)與所述漂移區(qū)(13)之間設(shè)有離子?xùn)?14)，所述離化源外管(11)上設(shè)有兩個離化源(15)，所述離化源(15)設(shè)在所述離子阱(12)內(nèi)部，所述離子阱(12)的管內(nèi)壁中只設(shè)有絕緣環(huán)(17)，所述漂移區(qū)(13)的管內(nèi)壁中間隔設(shè)有漂移環(huán)(16)和絕緣環(huán)(17)，所述漂移區(qū)(13)的后部設(shè)有屏蔽柵(18)，所述屏蔽柵(18)的后面設(shè)有法拉第盤(19)。
專利摘要本實用新型涉及一種化學(xué)戰(zhàn)劑檢測儀，包括樣品蒸汽入口，樣品蒸汽入口后設(shè)有漂移管進(jìn)氣口，樣品蒸汽入口與漂移管進(jìn)氣口之間設(shè)有透氣隔膜，樣品蒸汽入口后還連接有樣品蒸汽采樣泵，漂移管進(jìn)氣口的另一端連接有離子阱漂移管，其中的離子阱替代傳統(tǒng)漂移管的離化儲存區(qū)，離子阱與漂移區(qū)之間設(shè)有離子?xùn)?，漂移管的另一個端面上設(shè)有漂移管出氣口，漂移管出氣口的另一端連接有內(nèi)循環(huán)泵，內(nèi)循環(huán)泵的另一端連接有干燥室，干燥室的另一端連接有摻雜室，摻雜室的另一端設(shè)有內(nèi)循環(huán)載氣入口，內(nèi)循環(huán)載氣入口設(shè)置在透氣隔膜后方，并與漂移管進(jìn)氣口相通。由于離子阱空間小，內(nèi)部離子濃度差在短時間內(nèi)達(dá)到平衡，本實用新型具有能實現(xiàn)正負(fù)離子同步檢測的優(yōu)點。
文檔編號G01N27/62GK201589766SQ201020102160
公開日2010年9月22日 申請日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月27日
發(fā)明者徐偉 申請人:徐偉