高场非对称波形离子迁移谱仪的初步研究

介绍了一种基于高场非对称波形离子迁移谱技术的生化检测方法,它根据各种离子在高电场中迁移率变化不同的特性实现对各种生化物质进行检测。经过理论计算,分析了高场非对称波形离子迁移谱仪的基本原理,推导出补偿电压与非对称波形射频电压之间的关系式。但是,迁移率有效系数是一个与离子自身的性质、电场强度、温度、浓度、气压等有关的量,从理论上无法直接计算它的值。通过实验研究,发现补偿电压与非对称波形电压成线性关系。这有助于进一步认识离子在高场非对称波形离子迁移谱仪中的运动特性,同时也为提高它的性能提供了依据。     

高场非对称波形离子迁移谱仪的初步研究

介绍了一种基于高场非对称波形离子迁移谱技术的生化检测方法，它根据各种离子在高电场中迁移率变化不同的特性实现对各种生化物质进行检测。经过理论计算，分析了高场非对称波形离子迁移谱仪的基本原理，推导出补偿电压与非对称波形射频电压之间的关系式。但是，迁移率有效系数是一个与离子自身的性质、电场强度、温度、浓度、气压等有关的量，从理论上无法直接计算它的值。通过实验研究，发现补偿电压与非对称波形电压成线性关系。这有助于进一步认识离子在高场非对称波形离子迁移谱仪中的运动特性，同时也为提高它的性能提供了依据。     

集成式MEMS-FAIMS分析器在线快速检测不同标号汽油

车用汽油质量及泄漏问题严重影响人们的出行安全和生活环境。基于微电子机械系统(MEMS)工艺制备了高场不对称波形离子迁移谱(FAIMS)分析器,提出了基于FAIMS峰位置差异的不同标号汽油一维在线检测方法和基于离子迁移率非线性变化函数的二维在线检测方法。结果表明,分离电压范围1 050～1 110 V为三种标号汽油的最佳一维鉴别条件。在该分离条件下,不同标号的汽油对应不同的峰位置。为进一步提高鉴别准确率,通过求解离子迁移率非线性变化函数二阶和四阶系数α_2、α_4,构建了不同标号汽油的二维识别方法。结果表明,不同标号汽油的离子峰在α_2、α_4张成的平面内分布于不同的区域。该研究为不同标号汽油的快速鉴别及现场检测提供了技术支持。     

激光离子源离子迁移谱仪模拟研究

离子迁移谱技术(IMS)是一门新兴的化学分析技术,被广泛应用于测定痕量的化学武器、毒品、爆炸物,以及空气污染物等,跟其他的有机化合物分析仪器相比较,他具有体积小、灵敏度高、适用范围广、分析时间快,能在大气压和室温下工作等优点,是一种前景广阔的检测仪器。介绍了激光离子源IMS的工作原理、主要特点和仪器结构,利用软件SMION设计模拟激光离子源IMS,通过模拟实验得出真空状态下,信号接收盘半径与信号强度成正比关系,以及迁移管内的离子门开关电压阈值。     

激光电离离子迁移谱仪的进一步优化和二甲苯的检测

利用激光作为离子迁移谱仪的电离源,研究了在大气压力下对物质二甲苯进行检测的方法,介绍了实验装置,讨论了不同条件下(进样流量不同、迁移管两端电压不同、温度不同)获得的离子信号强度,对离子迁移谱系统进行了进一步的优化,只要选择合适的电压、温度、迁移管长度、进样流量、激光脉冲能量,就可以得到较好的信号和很高的探测灵敏度。     

苯系物的色谱光电离迁移谱两维分辨检测方法研究

针对离子迁移谱难分辨迁移率相近或相同的有机物,开展了气相色谱-紫外光电离-离子迁移谱联用技术的实验研究。通过测量不同色谱柱温和氮载气流量条件下苯的色谱和迁移谱,对实验参数进行了优化。并对苯、甲苯,以及邻、间、对-二甲苯等五种苯系物混合物进行了测量,获得了混合样品的色谱保留时间、迁移谱离子迁移时间与离子信号强度的三维谱图。结果表明,同分异构体邻、间、对-二甲苯的迁移率非常接近,单一的紫外光电离-离子迁移谱无法对它们进行分辨,通过色谱-迁移谱技术的联用,则可以实现苯、甲苯,以及邻、间、对-二甲苯混合物的有效分辨。证明所建立的气相色谱-紫外光电离-离子迁移谱技术具有良好的分辨检测能力。     

新型光电子源离子迁移谱在检测四氯化碳中的应用

紫外光电离源是离子迁移谱中最重要的电离源之一,常被用来电离有机物,产生正离子。利用紫外光照射金属表面产生电子作为离子源,建立了一套光电子源离子迁移谱仪,由于卤化物具有较强的吸附电子能力,该装置可以应用于卤化物的检测。使用CCl4样品,得到了该装置的离子峰强度、半峰宽、分辨率随迁移管电场、离子门脉宽、离子门电压的变化关系,并进行了简单的理论分析。兼顾离子峰强度与分辨率,得到了优化的实验参数,在该参数下测量了CCl4的检测限达到4 ppb,线性范围跨越2个数量级。     

光电离-离子迁移谱实验参数与性能研究

报道了自主研制的光电离-离子迁移谱装置的基本结构和性能。采用Kr灯为电离源,以苯为检测样品。对迁移电场电压,离子门电压和脉冲宽度参数进行优化,得到最佳装置参数为离子门脉冲宽度0.15 ms,离子门电压80 V,迁移区电压2153 V。使用指数稀释方法制备样品浓度,获得了离子迁移谱检测苯的标准曲线,对苯的检测限为400 ppt,检测线性动态范围跨越三个数量级。     

湿度对UV-FAIMS基于谱峰位置的谱图识别影响

湿度是高场不对称离子迁移谱(FAIMS)检测的一个重要环境参数。常温常压下,以6种常见的挥发性有机物(丙酮、乙醇、异丙醇、异丁醇、邻二甲苯和对二甲苯)为样品,研究了载气湿度对紫外灯高场不对称离子迁移谱(UV-FAIMS)基于谱峰位置的谱图识别影响。实验结果表明,随着载气湿度的增大,各样品最大谱峰数增加。干燥条件下所选样品的主峰位置都很靠近,大都在5 V附近。随着载气湿度增大,各样品主峰位置发生偏移,且偏移程度不同。因此,选择合适的湿度使各样品谱峰数较少,且谱峰位置差异较大,能提高UV-FAIMS基于谱峰位置谱图识别的准确性。     

激光电离源离子迁移谱仪检测甲醛

用激光作为离子迁移谱（IMS）仪的电离源，研究了在大气压力下对痕量物质甲醛进行检测的方法。介绍了实验装置，讨论了迁移管两端电压、温度以及激光能量不同的条件下获得的离子信号强度（减去本底后的强度），得到了很有意义的实验结果。结果表明，该方法行之有效，并且得到了很高的探测灵敏度，检测极限达到了ppb量级。     

微型化FAIMS气体传感器的制备与测试

依据高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)原理,设计了一种迁移区和收集区一体化式的微型化FAIMS气体传感器。电离区采用能量为10.6eV的紫外灯对异丁烯气体进行电离,迁移区和收集区采用微电子机械系统(MEMS)工艺进行制备,将图形化后的硅片和硼硅玻璃通过阳极键合工艺制备成一体化的传感器,传感器尺寸为3mm×4mm×1mm。实验中,搭建了相应的测试系统,在收集区外接放大电路对异丁烯的电离进行了检测。将传感器在不同体积分数异丁烯环境中进行测试。测试结果表明,传感器测试精度可达1×10^-7/mV,在体积分数2×10^-4的异丁烯环境中其响应时间为6s,恢复时间为7s,具有较快的响应时间和恢复时间,且具有良好的稳定性和重复性。     

基于变换域的IMS信号处理方法及其改进

讨论了一种基于变换域的离子迁移谱(IMS)信号处理方法-傅立叶变换离子迁移谱(FT-IMS)技术,通过离子门开关频率的改变实现信号的调制,得到频域的IMS信号.该技术使离子利用率由百分之一提高到了百分之二十五,信噪比(SNR)提高了14 dB以上;通过增加离子门开关频率的范围可以进一步提高分辨率,解决了IMS技术中SNR和分辨率相矛盾的问题.在此基础上,改进了FT-IMS算法,减弱了FT-IMS技术中镜像脉冲的干扰.经对FT-IMS算法和改进算法的数值仿真验证,证明了其有效性.     

多路复用参数对哈达玛变换离子迁移谱的影响研究

哈达玛多路复用技术能有效改善离子迁移谱的信噪比,但在哈达玛还原谱中出现了假峰等失真现象,严重影响了离子迁移谱(IMS)的检测性能.通过改变多路复用参数来观察哈达玛变换离子迁移谱中的假峰变化情况,分析了各种多路复用参数与哈达玛变换离子迁移谱中假峰的关联性.实验结果表明:多路复用参数的变化可能会改变假峰的位置或峰型,但无法从根本上消除哈达玛离子迁移谱的假峰现象.结果进一步证明了哈达玛多路复用中固有的调制缺陷可能是哈达玛变换离子迁移谱中出现假峰的主要原因之一.     

光电离/离子迁移谱技术研究

为了实现仪器的实时在线监测,利用能量为10.6 eV的紫外光灯取代传统础Ni放射性电离源,自主研发出便携、快速、高灵敏的光电离/离子迁移谱仪.紫外光灯为直流供电,避免了放射性物质严格的操作规程,并且实现了易制毒化学品有机物分子的软电离.最近的实验结果表明,在列出的23种违禁物品中,13种以上可以得到快速有效的鉴别,检测时间在几秒以内,检测下限可以达到PPb量级,其中挥发性成分的检测结果尤为显著.     

FSD技术在IMS信号处理中的应用

傅里叶自去卷积(FSD)目前已经成为较为常用的重叠峰解析技术之一,FSD在离子迁移谱(IMS)信号处理中的应用技术,通过对采集信号的去卷积提高IMS信号的分辨率,但是在其应用中也存在着线性函数宽度选择难度大、线性函数跟实际系统存在差异、造成实际信号的失真等问题,针对FSD存在的问题,提出了一种新的线性函数选择方法,解决了FSD技术线性函数不易选择的问题,去除了IMS系统对IMS信号的影响,提高了IMS信号的分辨率。通过试验验证了该方法的有效性。