电晕离子迁移谱仪及离子检测方法与流程

本发明涉及分析测试及安全检测，具体涉及一种电晕离子迁移谱仪及离子检测方法。

背景技术：

1、离子迁移谱(ion mobility spectrometry，ims)技术是从20世纪60年代末发展起来的一门检测技术，它以离子迁移时间的差别来进行离子的分离定性。特点是常压下在较低的ppb范围内具有较高的灵敏度和高分辨率，可用于微量气体分析。常用的离子迁移谱的离子源为ni63，该离子源具有放射性，购买、运输和使用都需要一定的资质，同时在检测的过程中，由于不同的待测气体所产生的离子形态不同，在检测过程中就需要用到两个迁移管，分别形成正负电场来检测正负离子，从而导致检测效率低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种电晕离子迁移谱仪及离子检测方法，以解决电晕离子迁移谱检测效率低的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种电晕离子迁移谱仪，包括：

3、交流电晕源，用于产生交流电晕电压；

4、分压模块，用于产生正负电压控制离子迁移管内的离子迁移至离子检测器；

5、离子迁移管，离子迁移管的一端设置有电晕针和对电极，交流电晕源分别与电晕针和对电极连接，用于电离离子迁移管内的空气；离子迁移管的另一端设置有离子检测器，离子迁移管上开设有进样口，用于向离子迁移管内充入待测气体，离子检测器用于确定待测气体的类型。

6、本发明实施例提供的电晕离子迁移谱仪，采用电晕放电方式产生离子，无放射性，并结合单管双模的运行方式，提高了离子迁移谱仪的检测效率。

7、在一种可选的实施方式中，交流电晕源包括：

8、交流变压器，用于对输入的电压进行升压得到交流电晕电压；

9、交流直流耦合电路，交流变压器的输出端与交流直流耦合电路的输入端连接，交流直流耦合电路的输出端分别与电晕针以及对电极连接。

10、本发明实施例提供的电晕离子迁移谱仪，采用交流电晕源，可以同时产生两种离子，用以同时检测多种待测气体，提高检测效率。

11、在一种可选的实施方式中，离子迁移管包括：

12、离子门，离子门为网状结构，用于将离子迁移管内的空间划分为离子迁移区以及离子反应区，离子迁移区靠近离子检测器设置，离子反应区远离离子检测器设置。

13、本发明实施例提供的电晕离子迁移谱仪，通过离子门进行迁移管内的空间划分，并通过离子门的开启或关闭状态的切换结合离子到达离子检测器的时间区分不同离子，以确认待测气体类型。

14、在一种可选的实施方式中，离子迁移管还包括：

15、出样口，设置于离子迁移管所对应的离子反应区的侧壁，出样口靠近离子检测器设置，进样口远离离子检测器设置，且出样口与进样口设置在第一侧壁上；

16、迁移区进气口，设置于离子迁移管所对应的离子迁移区的第二侧壁上。

17、本发明实施例提供的电晕离子迁移谱仪，通过设置迁移区进气口，通过反向充入经过滤的气体，保证离子迁移区的洁净环境。

18、在一种可选的实施方式中，分压模块包括：

19、直流高压源，直流高压源分别与电晕针和对电极连接，用于产生直流电压；

20、分压电路板，与直流高压源电连接，用于对直流电压进行电压值处理并提供给离子迁移管内的电极。

21、本发明实施例提供的电晕离子迁移谱仪，通过分压模块的直流高压源输出正高压或负高压，以形成对应的正负电场，驱动正负离子沿着离子迁移管进行迁移，以到达离子检测器上，完成离子检测。

22、在一种可选的实施方式中，分压电路板上设置有电阻；

23、离子迁移管的离子门包括离子门电极片，离子迁移区包括迁移区电极片，离子反应区包括反应区电极片，电阻用于连接直流高压源与离子门电极片、迁移区电极片以及反应区电极片。

24、本发明实施例提供的电晕离子迁移谱仪，通过在电路板上设置电阻，用于对直流高压源产生的电压进行分压，以使得电晕针和对电极之间存在压差，从而推动离子沿着迁移管运动，也用以控制离子门的开启和关闭状态。

25、在一种可选的实施方式中，离子迁移区与离子门之间、迁移区电极片之间、反应区电极片之间设有绝缘垫片。

26、本发明实施例提供的电晕离子迁移谱仪，通过设置绝缘片，以防止电极之间发生短路。

27、在一种可选的实施方式中，电晕针、对电极、反应区电极片、迁移区电极片、离子门电极片及离子检测器表面均设置有预设厚度的抗氧化膜。

28、本发明实施例提供的电晕离子迁移谱仪，通过设置抗氧化膜，使得电晕针、对电极、反应区电极片、迁移区电极片、离子门电极片及离子检测器提高抗氧化效果。

29、第二方面，本发明提供了一种离子检测方法，方法包括：

30、交流电晕源产生交流电晕电压作用在电晕针和对电极上，使得电晕针和对电极之间产生电晕放电现象，以电离空气中的物质，形成正负离子；

31、直流高压源输出正负电压，使得离子反应区及离子迁移区内部形成与直流高压源的输出电压相对应的正负电场；

32、正负离子在对应的正负电场的作用下分别运动至离子反应区与待测气体结合，形成结合后的正负离子向离子门运动；

33、待离子门开启后，正负离子分别在对应的正负电场作用下进行迁移到达离子检测器；

34、离子检测器确定待测气体的气体类型。

35、本发明实施例提供的离子检测方法，使用交流高压源配合电晕针及对电极作为离子产生源，无放射性，并结合单管双模的运行方式，降低了离子迁移谱仪的成本和系统的复杂程度，能够做到同时检测正负两种离子，提高了检测效率。

36、在一种可选的实施方式中，分压电路板按照预设频率切换离子迁移管内的电场方向。

37、本发明实施例提供的离子检测方法，可按照预先设置的频率周期切换直流高压源的正负高压，以改变离子迁移管内的电场方向，实现在特定周期内对多种待测气体的同时检测。

技术特征：

1.一种电晕离子迁移谱仪，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电晕离子迁移谱仪，其特征在于，所述交流电晕源包括：

3.根据权利要求1所述的电晕离子迁移谱仪，其特征在于，所述离子迁移管包括：

4.根据权利要求3所述的电晕离子迁移谱仪，其特征在于，所述离子迁移管还包括：

5.根据权利要求1所述的电晕离子迁移谱仪，其特征在于，所述分压模块包括：

6.根据权利要求5所述的电晕离子迁移谱仪，其特征在于，所述分压电路板上设置有电阻；

7.根据权利要求6所述的电晕离子迁移谱仪，其特征在于，所述离子迁移区与所述离子门之间、迁移区电极片之间、反应区电极片之间设有绝缘垫片。

8.根据权利要求7所述的电晕离子迁移谱仪，其特征在于，所述电晕针、对电极、反应区电极片、迁移区电极片、离子门电极片及所述离子检测器表面均设置有预设厚度的抗氧化膜。

9.一种离子检测方法，其特征在于，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述待所述离子门开启后，正负离子分别在对应的正负电场作用下进行迁移到达离子检测器，包括：

技术总结本发明涉及分析测试及安全检测技术领域，公开了一种电晕离子迁移谱仪及离子检测方法。其中，设备包括：交流电晕源、离子迁移管及分压模块；方法包括：交流电晕源产生交流电晕电压作用在电晕针和对电极上，使得电晕针和对电极之间产生电晕放电现象，形成正负离子；直流高压源输出正负电压，使得离子反应区及离子迁移区形成相对应的正负电场；正负离子在对应的正负电场的作用下分别运动至离子反应区与待测气体结合，并向离子门运动；待离子门开启后，正负离子分别在对应的正负电场作用下迁移至离子检测器；离子检测器确定待测气体的类型。本发明采用电晕放电方式产生离子，无放射性，并结合单管双模的运行方式，提高了离子迁移谱仪的检测效率。技术研发人员：洪俊,黄勇,李灵峰,汪小知受保护的技术使用者：苏州微木智能系统有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5