离子迁移谱探测仪技术的研究

论述了离子迁移谱探测仪的基本原理和它的研制技术，通过对离子迁移率的理论公式研究得到了探测仪对不同气压温度进行补偿归一的约化迁移率计算公式，介绍了一些实验结果，对它的发展进行了讨论。     

高场不对称波形离子迁移谱技术实验研究

介绍了一种新型的环境检测技术一基于高场非对称波形离子迁移谱技术（FAIMS,High-field Asymmetric Waveform Ion Mobility Spectrometry）。采用微加工工艺自制的FAIMS器件,以乙醇和丙酮混合物样品为实验对象,搭建实验平台并通过实验方法研究了FAIMS技术原理。实验研究结果表明,在保持载气流量和高场非对称波形电源参数不变的情况下,选择合适的直流扫描电压的值,可以从样品离子中成功地分离出乙醇离子。实验结果很好地验证了FAIMS技术的正确性。     

基于SIMION仿真的高场非对称波形离子迁移谱谱图峰辨识

高场非对称波形离子迁移谱仪FAIMS(High-Field Asymmetric Waveform Ion Mobility Spectrometry)由于工作在敞开大气压条件下,易受空气中杂质干扰,因而在实际样品分析过程中通常会检测到不止一个峰,这对要观察的目标样品离子的辨识造成一定困难,目前多采用FAIMS和质谱仪联用的方式予以辨识。为解决上述FAIMS和质谱仪联用结构复杂的问题,本研究通过分析丙酮样品在紫外灯电离源下产生的几种主要离子,对比SIMION仿真和实验FAIMS谱图中各离子峰对应补偿电压(Compensation Voltage)随射频(Radio Frequency)RF电压幅值的变化曲线,根据其平行关系初步推断出FAIMS谱图中对应的3种主要离子:丙酮单体离子[M+H]+、丙酮二聚体离子[2M+H]+和水合质子(H2O)nH+。并通过理论分析了仿真和实验补偿电压曲线近似平行的原因。理论分析和仿真结果相吻合,证明了该方法的正确性。     

离子迁移谱的智能识别法及应用于易制毒化学品稽查

重点介绍一台自主研制、用于易制毒化学品现场稽查的真空紫外灯电离-离子迁移谱仪,以及为这台仪器开发的一套数据处理和智能识别软件。数据处理包括数据采集、傅立叶变换和小波变换降噪等。智能识别方面建立了一套利用迁移时间匹配、夹角余弦和命中率指数3个参数作为综合评价指数,智能分析图谱的识别方法。该系统在对常见的易制毒化学品的检测中,识别率达到90%。     

基于离子迁移谱的检测仪系统设计

介绍了基于离子迁移谱(IMS)技术的检测原理,设计了离子迁移管传感器,并在其基础上构建了嵌入式数据采集与显示系统,在嵌入式系统上移植了应用程序,并进行了相关测试.     

离子迁移谱仪探测硫磺的理论分析与实现

通过分析对比黑索金的I M S谱图,推测出管体工作环境中存在O 3,在此基础上建立了硫磺的离子迁移谱的理论模型,并对单质硫磺的I M S信号峰进行了归属和解释。     

离子迁移谱电信号前置放大电路的设计与仿真

离子迁移谱产生的电流信号幅度为pA级,往往淹没在强噪声中难以用常规的仪器测量出来,为了检测如此微弱的电流信号,前置级放大电路是最关键的环节,其设计优劣直接关系到信号数据采集系统的精度.本文采用锁定放大技术的原理,根据OPA128芯片的特点,提出了信号检测的方法和前置放大电路的设计.经过Multisim10软件仿真,该电路检测pA级微电流,误差不超过4.4%,在测量范围内有较好的线性度,满足检测离子迁移谱微电流的要求.该电路也对低频微弱电信号以及直流信号的放大都具有一定的参考价值.     

一种用于平板型FAIMS的电晕放电离化源

本文制备了一种适用于平板型FAIMS的电晕放电离化源,由电晕针、钼网、铜底座和聚四氟乙烯外筒等部件组成.其中电晕针使用直径为0.5 mm的钨丝通过电解加工方法制备,加工条件为:电解电压6 V;电解液为NaOH,1 mol/L;制备时间控制在160 s.观测了离化源在针-网距离为2 mm~8 mm时的伏安特性,针-网距离越远放电起始电压越高,放电电压(kV)与电流/电压(μA/kV)呈线性关系.测量了1 μA~40 μA放电电流下,FAIMS检测的甲基膦酸二甲酯DMMP(Dimethyl meth-ylphosphonate)样品的输出响应图谱,反应离子峰与DMMP离子峰都随放电电流增加而增大.     

化学离子迁移谱检测仪信号降噪方法研究

化学离子迁移谱检测仪是对化学毒剂、有毒有害气体等化学物质进行痕量检测和分析的一种有效的快速现场检测仪器。介绍了其组成结构和工作原理及其信号的产生,针对该检测仪中的信号经常存在的噪声污染问题,分析了IMS信号的特性,介绍了几种降噪方法的基本原理及其在信号降噪中的应用,通过计算机仿真对实际采集的IMS信号进行了降噪处理。仿真结果表明,这些降噪方法都能在一定程度上对IMS信号进行了降噪,相对来说,小波分析方法是一种更为有效的降噪方法,这为实现对IMS信号的快速有效识别奠定了基础。     

高场强不对称波形迁移谱原理与性能探讨

高场强不对称波形迁移谱(FAIMS)检测技术相对于传统的离子迁移谱技术有结构简单、选择性和分辨力高等诸多优点。详细阐述了其结构特点及其工作基本原理,分析了提高其精度的几种方法,介绍了FAIMS的研究进展和待解决的问题。     

霉变小麦气相色谱–离子迁移谱的宽度学习检测模型

常用的小麦霉变检测方法存在检测程序复杂、环境适应性差等问题. 本文针对这一现状, 将具有高灵敏度的气相色谱–离子迁移谱(GC-IMS)应用于小麦的早期霉变检测, 对不同霉变程度的小麦样品进行GC-IMS测试并采用宽度学习模型(BLN)进行模式分类. 为了提高宽度学习模型的分类精度, 在模型中引入了空间注意力机制(SAM),通过使用节点的特征信息和结构信息计算注意力权重, 提取更重要的特征信息. 实验结果表明, 与现有的深度学习模型相比, 本文提出的模型在训练时间上大大减少, 在样本较少的情况下, 对霉变小麦早期识别的准确率(AUC)也得到了相应提高, 有效地解决了过拟合问题. 实验也证明了GC-IMS结合BLN-SAM模型的方法在小麦霉变早期检测中的有效性     

基于NIOSⅡ的离子迁移谱仪设计与实现

离子迁移谱技术是一种便携式、灵敏度高的痕量有机物分析技术,广泛应用在毒品、爆炸物探测和环境污染监测等方面.介绍了一种基于NIOS Ⅱ软核处理器的离子迁移谱仪系统设计.搭建了NIOS Ⅱ硬件平台并在此基础上编写了软件程序,实现了系统设计.通过丙酮试剂对系统进行了验证,得到了较好的离子迁移谱图.     

基于PTFE基材的FAIMS传感器设计

为降低FAIMS传感器制作的复杂度与成本,设计了一种基于PTFE基板的FAIMS传感器.该传感器由漂移管、离子源及外围电路组成.其中漂移管基于PTFE基板构建,使用PCB工艺制备Au电极,利用厚度为0.4 mm氧化铝条作为绝缘支撑片将上下电极隔离并形成通道,用于离子分离与检测,漂移管的总体积1.9 cm3.离子源通过针-网式电晕放电建立,通过软焊接工艺连接到FAIMS上基板.外围电路包括FAIMS工作所需的高频高压非对称电场及补偿电场产生电路和微弱离子电流放大电路.常温下,传感器响应恢复时间小于3 s.利用化学战剂模拟剂甲基膦酸二甲酯DMMP(Dimethyl Methylphosphonate)测试了传感器的灵敏度,实现了0.5 μg/m3的量级DMMP样品的检测.     

离子迁移谱(IMS)技术中漂移管的多物理场仿真方法研究

漂移管是离子迁移谱(IMS)检测仪的核心部件,设计优劣直接影响IMS仪器的性能。离子在漂移管中的运动十分复杂,受电场及气流、温湿度、压强等多种环境因素的影响。为了研究离子在漂移管中的迁移过程,为IMS漂移管的设计和优化提供指导,本文建立了一种基于SIMION/SDS的多物理场仿真方法,综合考虑了电场、气流、温度及压强等因素的影响,模拟离子在漂移管中的运动。选择IMS标准剂进行实验测试,将仿真结果与实测的离子迁移谱图进行对比分析,验证该仿真方法的正确性。结果表明,漂移管的多物理场仿真方法能够有效地模拟多环境因素影响下离子在漂移管中的迁移情况,对漂移管的设计优化有着重要的意义。     

高场非对称波形离子迁移率谱的正弦切割波形产生与离子分离特性

高场非对称波形离子迁移率谱(FAIMS)是一种利用不对称电场进行气相离子分离和检测的新技术。本文使用一种基于单电感反激电路产生正弦切割波形的方法,实现FAIMS的非对称分离电场,分析了该正弦切割波形在在0.8 MHz～1.4MHz频率范围的波形变化规律;使用10.6 eV(λ=116.5 nm)紫外灯为离化源的平板型FAIMS器件,研究在正弦切割波作用下的离子分离效果。结果表明,所产生的正弦切割波的正弦部分不随频率变化,当频率变化到1 MHz(即正弦部分与整个周期比值到达0.42)时,离子分离效果和检测分辨率最优。