专利名称：化学战剂检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测装置，特别是一种化学战剂检测仪。
技术背景目前，离子漂移率谱仪(Ion Mobil ity Spectrometer，IMS)是近几十年发展起来 的一种新型气相分析和检测仪器，通过测定气态特征离子在弱电场中的漂移率来检测痕量 化学物质种类。它主要由漂移管和外围电路及气路系统、进样系统组成。漂移管是离子形 成和漂移的场所，是IMS中最重要的部件，它的性能直接决定了整个IMS仪器的指标。传统漂移管主要由四部分组成1离化储存区；2离子漂移区；3位于离化室与漂 移区之间的离子门；4作为离子检测器的法拉第盘；其中离化储存区及漂移区是构成漂移 管的主要部分。工作时被测样品气体分子随载气进入离化源内，被离化成相应离子，因为离 化储存区的管内壁中间隔设有漂移环和绝缘环，所以离化储存区中有电场，然后在离化储 存区电场的作用下向漂移区方向移动，由于离子门绝大部分时间处于关闭状态，其逆向的 强电场阻止离子向漂移区进一步移动，离子在离子门前存储起来。当离化储存区加正高压 形成正电场时，在正电场作用下，正离子从离化源内泵出，向漂移区方向漂移并在离子门前 储存起来，简称正模式；反之，负离子从离化源泵出并在离子门前储存起来，简称负模式。所 以，对不同极性离子检测，需在储存区和漂移区施加不同极性电场。化学战剂分为两大类神经性毒剂如沙林、塔崩、梭曼及维埃克斯和糜烂性毒剂如 芥子气、氮芥气、路易氏气及氰化氢等。由于中心原子种类及分子结构的不同，神经性毒剂 在气相分子——离子化学反应中，形成正离子的化学反应动力更大，更易形成正离子；而糜 烂性毒剂更易形成负离子。所以，对化学毒剂进行检测时，需要对待测物分别进行正负模式 下的离子检测。但是，传统漂移管由于本身结构特点决定了其实现正负模式检测面临的一个主要 问题。正负模式切换时，由于储存区电场的方向改变，储存区中的离子也经历从一种极性向 另一种极性转变的过程，该过程由原先离子耗尽到另种极性的离子积累直至平衡浓度。新 离子从离化源泵出，漂移经过中间较长的漂移反应区，再达到储存区。离子积累过程耗时较 长，无法实现正负离子同步监测用于化学战剂的检测。
发明内容本实用专利针对化学战剂的正负离子检测要求，结合离子阱内离子恢复平衡速度 快的特点，提出一种正负离子同步检测用于化学战剂快速检测的的化学战剂检测仪。本实用新型的目的通过以下技术方案来实现一种化学战剂检测仪，包括样品蒸 汽入口，样品蒸汽入口后设有漂移管进气口，样品蒸汽入口与漂移管进气口之间设有透气 隔膜，样品蒸汽入口后还连接有样品蒸汽采样泵，漂移管进气口的另一端连接有漂移管，漂 移管的另一个端面上设有漂移管出气口，漂移管出气口的另一端连接有内循环泵，内循环 泵的另一端连接有干燥室，干燥室的另一端连接有掺杂室，掺杂室的另一端设有内循环载气入口，内循环载气入口设置在透气隔膜后方，并与漂移管进气口相通，漂移管为离子阱漂 移管，离子阱漂移管内部的前面设有离化源外管，离化源外管的中心处设有通孔，通孔与漂 移管进气口的另一端相连，离子阱漂移管内部的前部的区域为离子阱，离子阱漂移管内部 的后部的区域为漂移区，离子阱与漂移区之间设有离子栅，离化源外管上设有两个离化源， 离化源设在离子阱内部，离子阱的管内壁中只设有绝缘环，漂移区的管内壁中间隔设有漂 移环和绝缘环，漂移区的后部设有屏蔽栅，屏蔽栅的后面设有法拉第盘。本实用新型与现有技术相比具有以下优点离子阱漂移管用离子阱替代传统漂移 管的离化储存区，储存区与漂移区双栅离子门改为单离子门栅。当离子阱与离子门栅上施 加同一电压时，离子阱内部空间无电场，正负离子储存在离子阱内；当离子阱上施加 脉冲电 压，在离子阱与离子门栅间形成一个强脉冲电场，离子在电场作用下加速进入漂移区。脉冲 电场为正电场(离子阱上电压高于离子门)时，正离子被加速进入漂移区；反之，负离子被 加速进入漂移区。当脉冲电压撤销后，离子阱内部电场也随之消失；由于离子阱空间小，内 部离子浓度差在短时间内达到平衡。具有离子阱漂移管的化学战剂检测仪能实现正负离子 同步检测。

图1为本实用新型的结构示意图；图中标号1_样品蒸汽入口、2-漂移管进气口、3-透气隔膜、4-样品蒸汽采样泵、 5-漂移管出气口、6_内循环泵、7-干燥室、8-掺杂室、9-内循环载气入口、10-离子阱漂移 管、11-离化源外管、12-离子阱、13-漂移区、14-离子栅、15-离化源、16-漂移环、17-绝缘 环、18-屏蔽栅、19-法拉第盘。
具体实施方式
为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步 详述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。如图1示出了本实用新型化学战剂检测仪的一种实施方式，包括样品蒸汽入口 1， 样品蒸汽入口 1后设有漂移管进气口 2，样品蒸汽入口 1与漂移管进气口 2之间设有透气隔 膜3，样品蒸汽入口 1后还连接有样品蒸汽采样泵4，漂移管进气口 2的另一端连接有漂移 管，漂移管的另一个端面上设有漂移管出气口 5，漂移管出气口 5的另一端连接有内循环泵 6，内循环泵6的另一端连接有干燥室7，干燥室7的另一端连接有掺杂室8，掺杂室8的另 一端设有内循环载气入口 9，内循环载气入口 9设置在透气隔膜3后方，并与漂移管进气口 2相通，漂移管为离子阱漂移管10，离子阱漂移管10结构相对于传统漂移管，漂移管结构变 得简单，离子阱漂移管10内部的前面上设有离化源外管11，离化源外管11的中心处设有通 孔，通孔与漂移管进气口 2的另一端相连，离子阱漂移管10内部的前部区域为离子阱12，离 子阱12取代传统漂移管离化储存区，离子阱12由一对环形电极和两个呈双曲面形的端盖 电极组成，在环形电极上加射频电压或再加直流电压，上下两个端盖电极接地，逐渐增大射 频电压的最高值，离子进入不稳定区，由端盖极上的小孔排出，因此，当射频电压的最高值 逐渐增高时，质荷比从小到大的离子逐次排除并被记录而获得质谱图，离子阱质谱可以很 方便地进行多级质谱分析，对于物质结构的鉴定非常有用，在质谱的使用过程中，离子阱12被认为做定性方面有较大优势；而四极杆在定量方面有优势；离子阱漂移管10内部的后部区域为漂移区13，离子阱12与漂移区13之间设有离子栅14，离子栅14取代传统漂移管双 栅离子门，离化源外管11上设有两个离化源15，离化源15设在离子阱12内部，离子阱12 的管内壁中只设有绝缘环17，漂移区13的管内壁中间隔设有漂移环16和绝缘环17，漂移 区13的后部设有屏蔽栅18，屏蔽栅18的后面设有法拉第盘19。 被测物质分子在样品蒸汽采样泵4抽气作用下，从样品蒸汽入口 1进入与透气隔 膜3接触，透气隔膜3材料为有机高分子材料，被测物质分子在透气隔膜3中溶解扩散进入 透气隔膜3内壁。内循环载气在内循环泵6的作用下，从内循环载气入口 9进入透气隔膜3 内壁空间，将透气隔膜3内壁上的分子经漂移管进气口 2带入离子阱漂移管10的离子阱12 内，被离化成相应的离子，离子阱12中没有电场，正负离子可以正负扩散，当离化源筒上施 加脉冲电压后，形成电压时，在离子阱12靠近离子栅14前部形成一个电场，当相对电压为 正电压时，电场方向由离子阱12指向离子栅14，正离子在电场作用下加速进入漂移区13 ； 反之，负离子加速进入漂移区13，在正负高压频繁切换下，正负离子交替被注入漂移区13， 通过对正负离子漂移时间的检测即可得知离子对应的物质种类。本实用新型为进一步优化 系统性能，排除水分子及其他干扰分子对测试性能的负面影响，本实用新型的离子阱漂移 管10采用密闭循环气路，离子阱漂移管10采用一种正负切换方法实现检测，既能保证较快 的检测速度，又能确保检测的实时性，气体经漂移管出气口 5，进入干燥室7，降低气路中水 分子浓度，再进入掺杂室8，在循环气体中加入特种化学剂，用于屏蔽干扰分子的负面作用， 气体从掺杂室8出来重新进入内循环载气入口 9。
权利要求一种化学战剂检测仪，包括样品蒸汽入口(1)，所述样品蒸汽入口(1)后设有漂移管进气口(2)，所述样品蒸汽入口(1)与所述漂移管进气口(2)之间设有透气隔膜(3)，所述样品蒸汽入口(1)后还连接有样品蒸汽采样泵(4)，所述漂移管进气口(2)的另一端连接有漂移管，所述漂移管的另一个端面上设有漂移管出气口(5)，所述漂移管出气口(5)的另一端连接有内循环泵(6)，所述内循环泵(6)的另一端连接有干燥室(7)，所述干燥室(7)的另一端连接有掺杂室(8)，所述掺杂室(8)的另一端设有内循环载气入口(9)，所述内循环载气入口(9)设置在所述透气隔膜(3)后方，并与所述漂移管进气口(2)相通，其特征在于所述漂移管为离子阱漂移管(10)，所述离子阱漂移管(10)内部的前面设有离化源外管(11)，所述离化源外管(11)的中心处设有通孔，所述通孔与所述漂移管进气口(2)的另一端相连，所述离子阱漂移管(10)内部的前部的区域为离子阱(12)，所述离子阱漂移管(10)内部的后部的区域为漂移区(13)，所述离子阱(12)与所述漂移区(13)之间设有离子栅(14)，所述离化源外管(11)上设有两个离化源(15)，所述离化源(15)设在所述离子阱(12)内部，所述离子阱(12)的管内壁中只设有绝缘环(17)，所述漂移区(13)的管内壁中间隔设有漂移环(16)和绝缘环(17)，所述漂移区(13)的后部设有屏蔽栅(18)，所述屏蔽栅(18)的后面设有法拉第盘(19)。
专利摘要本实用新型涉及一种化学战剂检测仪，包括样品蒸汽入口，样品蒸汽入口后设有漂移管进气口，样品蒸汽入口与漂移管进气口之间设有透气隔膜，样品蒸汽入口后还连接有样品蒸汽采样泵，漂移管进气口的另一端连接有离子阱漂移管，其中的离子阱替代传统漂移管的离化储存区，离子阱与漂移区之间设有离子栅，漂移管的另一个端面上设有漂移管出气口，漂移管出气口的另一端连接有内循环泵，内循环泵的另一端连接有干燥室，干燥室的另一端连接有掺杂室，掺杂室的另一端设有内循环载气入口，内循环载气入口设置在透气隔膜后方，并与漂移管进气口相通。由于离子阱空间小，内部离子浓度差在短时间内达到平衡，本实用新型具有能实现正负离子同步检测的优点。
文档编号G01N27/62GK201589766SQ201020102160
公开日2010年9月22日 申请日期2010年1月27日 优先权日2010年1月27日
发明者徐伟 申请人:徐伟