CN107941895A - 离子迁移谱检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种离子迁移谱检测仪包括进气口、出气口、第一检测通路以及第二检测通路。进气口用以引入待检测的气体，出气口用以排出检测后的气体。第一检测通路包括传感器。传感器与进气口通过导管连接，传感器与出气口通过导管连接。第二检测通路与进气口通过导管连接，第二检测通路与出气口通过导管连接。传感器可以检测出待测气体的类型、浓度以及成分等相关信息。同时，通过第二检测通路可以获得待测气体的图谱的图像、离子电流强度以及补偿电压(场)大小等数据。通过第一检测通路与所述第二检测通路对待测气体的检测，能够使离子迁移谱检测仪同时实现对氧气、可燃性气体以及化学气体的半定量以及定量检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测仪，特别是涉及一种离子迁移谱检测仪。
背景技术
超高场非对称波形离子迁移谱技术是一种用于危险化学品、污染物和化学战剂检测的芯片级的检测技术。超高场非对称波形离子迁移谱技术可以应用于复杂的检测环境、应用场合，如安检过程中对可能出现的***物以及汽油、柴油等易燃物质的检测。在许多作业环境(如化工厂、矿井等)和作业过程中，都需要检测和监测氧气的浓度，以确保作业过程的顺利进行，并确保作业人员的安全。氧气作为一种助燃气体，它的浓度关系到可燃性气体发生燃烧或***风险的大小。因此，检测和监测氧气的浓度，在工业控制、环境监测、医学以及人们的日常生活等方面，都有着非常重要的意义。目前，超高场非对称波形离子迁移谱技术在信息数据融合方面仍存在问题，导致基于超高场非对称波形离子迁移谱技术的检测仪仅能实现单一气体的半定量检测，且检测与监测的准确性、灵敏度不高，限制了使用领域，无法满足市场需求。
发明内容
基于此，有必要针对现有离子迁移谱技术的检测仪的准确性与灵敏度不高的问题，提供一种能够定量检测多种气体的离子迁移谱检测仪。
一种离子迁移谱检测仪包括进气口、出气口、第一检测通路以及第二检测通路。所述进气口用以引入待检测的气体。所述出气口用以排出检测后的气体。所述第一检测通路包括传感器，所述传感器与所述进气口通过导管连接，所述传感器与所述出气口通过导管连接。所述第二检测通路与所述进气口通过导管连接，所述第二检测通路与所述出气口通过导管连接。
在其中一个实施例中，所述传感器包括至少两类阵列化传感器，用以检测不同类型的气体。
在其中一个实施例中，所述第一检测通路包括第一进样口、与所述第一进样口相连的第一分流件以及与所述传感器相连的第一气泵。所述第一进样口与所述第一分流件通过导管连接。所述第一分流件与所述传感器通过导管连接。所述传感器与所述第一气泵通过导管连接，所述第一气泵与所述出气口通过导管连接。
在其中一个实施例中，所述阵列化传感器设置为气敏元件阵列传感器。
在其中一个实施例中，所述第二检测通路包括第二分流件、离子迁移谱检测通路以及气体排出通路。所述离子迁移谱检测通路与所述第二分流件通过管路连接，所述第二分流件与所述气体排出通路通过管路连接。
在其中一个实施例中，所述离子迁移谱检测通路包括检测器、第二进样口、第二气泵、缓冲罐以及滤芯。所述第二进样口与所述检测器通过导管连接。所述检测器与所述缓冲罐通过导管连接，所述缓冲罐与所述第二气泵通过导管连接。所述第二气泵与所述滤芯通过导管连接，所述滤芯与所述第二分流件通过导管连接。
在其中一个实施例中，所述气体排出通路将所述第二分流件与所述出气口通过导管连接，将部分检测后的气体排出。
在其中一个实施例中，所述检测器设置为离子迁移谱检测器。
在其中一个实施例中，所述进气口与所述第一进样口通过导管连通，所述进气口与所述第二进样口通过导管连通，用以将待测气体分别引入所述第一检测通路与所述第二检测通路。
在其中一个实施例中，所述离子迁移谱检测仪设置为超高场非对称波形离子迁移谱检测仪。
本发明提供一种离子迁移谱检测仪包括进气口、出气口、第一检测通路以及第二检测通路。所述进气口用以引入待检测的气体，所述出气口用以排出检测后的气体。所述第一检测通路包括传感器。所述传感器与所述进气口通过导管连接，所述传感器与所述出气口通过导管连接。所述第二检测通路与所述进气口通过导管连接，所述第二检测通路与所述出气口通过导管连接。所述传感器通过测得的电阻值和相应的电压、电流、电容值等数据可以检测出待测气体的类型、浓度以及成分等相关信息。同时，通过所述第二检测通路可以获得待测气体的二维或三维图谱的图像、离子电流强度以及对应的射频电压(场)、补偿电压(场)大小等数据。因此，通过所述第一检测通路与所述第二检测通路对待测气体的检测，能够使所述离子迁移谱检测仪同时实现对氧气、可燃性气体以及化学气体的半定量以及定量检测。所以，通过所述离子迁移谱检测仪提高了气体的检测与监测的准确性与灵敏度，扩大了使用领域，能够满足市场需求。
附图说明
图1为本发明的离子迁移谱检测仪的检测原理框图。
附图标记说明
进气口20、出气口30、第一检测通路40、传感器410、阵列化传感器412、第一进样口420、第一分流件430、第一气泵440、第二检测通路50、第二分流件510、循环管路520、第二进样口522、检测器524、缓冲罐526、第二气泵528、滤芯529、气体排出管路530。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参见图1，一种离子迁移谱检测仪包括进气口20、出气口30、第一检测通路40以及第二检测通路50。所述进气口20用以引入待检测的气体。所述出气口30用以排出检测后的气体。所述第一检测通路40包括传感器410。所述传感器410与所述进气口20通过导管连接。所述传感器410与所述出气口30通过导管连接。所述第二检测通路50与所述进气口20通过导管连接，所述第二检测通路50与所述出气口30通过导管连接。
所述传感器410通过测得的电阻值和相应的电压、电流、电容值等数据可以检测出待测气体的类型、浓度以及成分等相关信息。同时，通过所述第二检测通路50可以获得待测气体的二维或三维图谱的图像、离子电流强度以及对应的射频电压(场)、补偿电压(场)大小等数据。因此，通过所述第一检测通路40与所述第二检测通路50对待测气体的检测，能够使所述离子迁移谱检测仪10同时实现对氧气、可燃性气体以及化学气体的半定量以及定量检测。所以，通过所述离子迁移谱检测仪10提高了气体的检测与监测的准确性与灵敏度，扩大了使用领域，能够满足市场需求。
在一个实施例中，所述传感器410包括至少两类阵列化传感器412，用以检测不同类型的气体。通过至少两类所述阵列化传感器412，所述离子迁移谱检测仪10可以将多传感器数据融合技技术应用到不同领域。通过使用多个传感器可以对同一待测气体进行测量，从而得到待测气体的多源信息，并充分利用获得的多源信息进行融合，可以实现对氧气、可燃性气体以及化学气体的半定量以及定量检测。因此，即使在恶劣环境下也能够保证高质量的检测。
在一个实施例中，所述第一检测通路40包括第一进样口420、与所述第一进样口420相连的第一分流件430以及与所述传感器410相连的第一气泵440。所述第一进样口420与所述第一分流件430通过导管连接。所述第一分流件430与所述传感器410通过导管连接。所述传感器410与所述第一气泵440通过导管连接，所述第一气泵440与所述出气口30通过导管连接。
待测气体通过所述第一进样口420进入所述第一分流件430。待测气体经过所述第一分流件430，可以将待测气体进行分流分别供给至少两类所述阵列化传感器412进行检测。因此，通过使用至少两类所述阵列化传感器412可以实现对同一待测气体进行测量，从而得到待测气体的多源信息，并充分利用获得的多源信息进行融合。所述阵列化传感器412与所述第一气泵440通过导管连接。所述第一气泵440可以实现管路中的气压高于与所述第一进样口420管路的气压，并且通过对所述第一气泵440的气体流量进行优化调节，可以在提供正压推动稀释作用的同时确保监测的准确性。所述第一气泵440与所述出气口30通过导管连接，检测后的气体通过所述出气口30排出，从而完成所述第一检测通路40对气体的检测。
在一个实施例中，所述阵列化传感器412设置为气敏元件阵列传感器。气敏传感器具有精度高、选择性好、可靠性高、不中毒、不依赖于氧气、受环境干扰因素较小、寿命长等显著优点。气敏传感器主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器、电化学气敏传感器以及光学气体传感器等。气敏传感器在有毒、可燃、易爆、二氧化碳等气体探测领域有着广泛的应用。
在一个实施例中，所述第二检测通路50包括第二分流件510、离子迁移谱检测通路520以及气体排出通路530。所述离子迁移谱检测通路520与所述第二分流件510通过管路连接，所述第二分流件510与所述气体排出通路530通过管路连接。
所述离子迁移谱检测通路520用以检测待测气体。当气体通过所述离子迁移谱检测通路520时，通过在一定范围内对补偿电压进行扫描，就可以使得不同样品离子在特定补偿电压下通过迁移区到达检测极，实现样品的检测。通过施加特定补偿电压可以达到选择性检测样品的目的。当气体通过所述离子迁移谱检测通路520时，可以获得气体的二维或三维图谱的图像、离子电流强度以及对应的射频电压(场)、补偿电压(场)大小等数据。所述离子迁移谱检测通路520与所述第二分流件510通过管路连接，所述第二分流件510与所述气体排出通路530通过管路连接。通过所述第二分流件510，可以使得所述第二检测通路50形成一个循环通路。通过所述离子迁移谱检测通路520的检测后的气体通过所述第二分流件510分流后，一部分通过管路再次进入所述离子迁移谱检测通路520与所述进气口20引入的待检测气样混合。另一部分通过管路进入气体排出通路530。通过所述第二检测通路50中的第二分流件510、离子迁移谱检测通路520以及气体排出通路530，对进样管路中的样品进行了稀释，使所述离子迁移谱检测仪10不容易被样品气体所污染。
在一个实施例中，所述离子迁移谱检测通路520包括检测器524、第二进样口522、第二气泵528、缓冲罐526以及滤芯529。所述第二进样口522与所述检测器524通过导管连接。所述检测器524与所述缓冲罐526通过导管连接，所述缓冲罐526与所述第二气泵528通过导管连接。所述第二气泵528与所述滤芯529通过导管连接，所述滤芯529与所述第二分流件510通过导管连接。
待测气体通过所述第二进样口522进入所述检测器524。经过所述检测器524检测后的气体，通过导管进入所述缓冲罐526。所述缓冲罐526可以保持气流的平稳、防倒吸，不让气体压力波动厉害，维持所述检测器524的正常运作。经过所述缓冲罐526的气体，通过导管进入所述第二气泵528。所述第二气泵528可以使管路中的气压高于与所述第一进样口420管路的气压，并且通过对所述第一气泵440的气体流量进行优化调节，可以在提供正压推动稀释作用的同时确保监测的准确性。经过所述第二气泵528的气体，通过导管进入所述滤芯529。所述滤芯529一般设置于所述第二气泵528的下游，这样可以使得从所述第二气泵528出来的气体通过所述滤芯529过滤后再次循环使用，不会对下一次检测造成扰。经过所述滤芯529的气体，通过导管进入所述第二分流件510。所述第二分流件510将过滤后的气体分成两部分分别进入所述离子迁移谱检测通路520与所述气体排出通路530。
在一个实施例中，所述气体排出通路530将所述第二分流件510与所述出气口30通过导管连接，将部分检测后的气体排出。通过所述离子迁移谱检测通路520的检测后的气体通过所述第二分流件510分流后，一部分通过管路再次进入所述离子迁移谱检测通路520与所述进气口20引入的待检测气样混合。另一部分通过管路进入气体排出通路530，进入气体排出通路530的气体通过所述出气口30将气体排出。因此，通过所述第二检测通路50可以对进样管路中的样品进行了稀释，使所述离子迁移谱检测仪10不容易被样品气体所污染，增大检测器的压力，提升了检测效果。
在一个实施例中，所述检测器524设置为离子迁移谱检测器。所述离子迁移谱检测器主要由三部分组成：第一部分是电离区，用于电离待测气体；第二部分是迁移区，被电离的物质随着负载气体进入离子迁移区后，在迁移区电场作用下运动；第三部分是检测区，用以检测穿过迁移区的离子的电量或电流。所述离子迁移谱检测器是利用离子迁移率在高低场下的差异进行离子分离的。待测气体进入电离区，然后被电离的气体离子进入迁移区。迁移区一般为两块平行的平板或是同轴的圆筒结构。由负载气体输运离子从迁移区穿过，只有某一种特定迁移率的离子通过。如果在施加一匹配的补偿电压，抵消离子在非对称场下产生y方向的位移，使离子能够通过漂移区，到达检测极。通过在一定范围内对补偿电压进行扫描，就可以使得不同样品离子在特定补偿电压下通过迁移区到达检测极，实现样品的检测。通过施加特定补偿电压达到选择性检测样品的目的。
在一个实施例中，所述进气口20与所述第一进样口420通过导管连通，所述进气口20与所述第二进样口522通过导管连通，用以将待测气体分别引入所述第一检测通路40与所述第二检测通路50。待测气体进入所述进气口20后，分别通过导管进入所述第一进样口420与所述第二进样口522，从而进入所述第一检测通路40与所述第二检测通路50，进而对待测气体进行检测，获取气体相关信息。
在一个实施例中，所述离子迁移谱检测仪10设置为超高场非对称波形离子迁移谱检测仪。所述超高场非对称波形离子迁移谱检测仪主要利用高场强下不同离子的迁移率会随电场强度的变化不同的特性来分离并检测不同种类的化合物。所述离子迁移谱检测仪10能够实现同时对氧气以及危化品、污染物、化学战剂的检测与监测，不需要额外增加其他的设备，提高了所述离子迁移谱检测仪10的检测效率，为不同领域的作业带来了方便。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种离子迁移谱检测仪，其特征在于，包括：
进气口(20)，用以引入待检测的气体；
出气口(30)，用以排出检测后的气体；
第一检测通路(40)，所述第一检测通路(40)包括传感器(410)，所述传感器(410)与所述进气口(20)通过导管连接，所述传感器(410)与所述出气口(30)通过导管连接；
第二检测通路(50)，所述第二检测通路(50)与所述进气口(20)通过导管连接，所述第二检测通路(50)与所述出气口(30)通过导管连接。
2.如权利要求1所述的离子迁移谱检测仪，其特征在于，所述传感器(410)包括至少两类阵列化传感器(412)，用以检测不同类型的气体。
3.如权利要求2所述的离子迁移谱检测仪，其特征在于，所述第一检测通路(40)包括：
第一进样口(420)；
与所述第一进样口(420)相连的第一分流件(430)，所述第一进样口(420)与所述第一分流件(430)通过导管连接；所述第一分流件(430)与所述传感器(410)通过导管连接；
与所述传感器(410)相连的第一气泵(440)，所述传感器(410)与所述第一气泵(440)通过导管连接，所述第一气泵(440)与所述出气口(30)通过导管连接。
4.如权利要求2所述的离子迁移谱检测仪，其特征在于，所述阵列化传感器(412)设置为气敏元件阵列传感器。
5.如权利要求1所述的离子迁移谱检测仪，其特征在于，所述第二检测通路(50)包括：
第二分流件(510)；
离子迁移谱检测通路(520)；以及
气体排出通路(530)，所述离子迁移谱检测通路(520)与所述第二分流件(510)通过管路连接，所述第二分流件(510)与所述气体排出通路(530)通过管路连接。
6.如权利要求5所述的离子迁移谱检测仪，其特征在于，所述离子迁移谱检测通路(520)包括：
检测器(524)；
第二进样口(522)，所述第二进样口(522)与所述检测器(524)通过导管连接；
第二气泵(528)；
缓冲罐(526)，所述检测器(524)与所述缓冲罐(526)通过导管连接，所述缓冲罐(526)与所述第二气泵(528)通过导管连接；
滤芯(529)，所述第二气泵(528)与所述滤芯(529)通过导管连接，所述滤芯(529)与所述第二分流件(510)通过导管连接。
7.如权利要求5所述的离子迁移谱检测仪，其特征在于，所述气体排出通路(530)将所述第二分流件(510)与所述出气口(30)通过导管连接，将部分检测后的气体排出。
8.如权利要求6所述的离子迁移谱检测仪，其特征在于，所述检测器(524)设置为离子迁移谱检测器。
9.如权利要求1所述的离子迁移谱检测仪，其特征在于，所述进气口(20)与所述第一进样口(420)通过导管连通，所述进气口(20)与所述第二进样口(522)通过导管连通，用以将待测气体分别引入所述第一检测通路(40)与所述第二检测通路(50)。
10.如权利要求1所述的离子迁移谱检测仪，其特征在于，所述离子迁移谱检测仪(10)设置为超高场非对称波形离子迁移谱检测仪。
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