RU2390748C1 - System for remote collection and analysis of air samples from surfaces and from unsealed objects - Google Patents
System for remote collection and analysis of air samples from surfaces and from unsealed objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2390748C1 RU2390748C1 RU2008150436/12A RU2008150436A RU2390748C1 RU 2390748 C1 RU2390748 C1 RU 2390748C1 RU 2008150436/12 A RU2008150436/12 A RU 2008150436/12A RU 2008150436 A RU2008150436 A RU 2008150436A RU 2390748 C1 RU2390748 C1 RU 2390748C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air stream
- air
- suction
- inducer
- channel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области аналитического приборостроения, а более конкретно к дрейф-спектрометрам для обнаружения паров органических веществ в составе воздуха, в частности паров органических молекул из класса взрывчатых, наркотических и физиологически активных веществ.The invention relates to the field of analytical instrumentation, and more particularly to drift spectrometers for detecting vapors of organic substances in air, in particular vapors of organic molecules from the class of explosive, narcotic and physiologically active substances.
Известно устройство отбора паров органических веществ, испускаемых с поверхности размещаемых в нем объектов, а также паров органических веществ в составе воздуха атмосферного давления [1]. Устройство содержит две стойки, между которыми помещается исследуемый объект. При этом в первой стойке размещено устройство обдува объекта воздушной струей, а во второй - устройство всасывания воздуха, содержащего пары органических веществ, поступающих от объекта. Внутри второй стойки в центре всасываемого потока воздуха расположено устройство отбора пробы для ее последующего анализа. Известное устройство может быть использовано и для отбора и анализа объема воздуха, находящегося между стойками, на наличие в нем паров органических веществ, без размещения между стойками какого-либо объекта.A device for the selection of vapors of organic substances emitted from the surface of objects placed in it, as well as vapors of organic substances in atmospheric pressure air [1]. The device contains two racks, between which the investigated object is placed. At the same time, a device for blowing an object with an air stream is placed in the first rack, and in the second rack there is a device for suction of air containing vapors of organic substances coming from the object. Inside the second rack, in the center of the intake air stream, there is a sampling device for its subsequent analysis. The known device can be used to select and analyze the volume of air between the racks for the presence of vapors of organic substances in it, without placing any object between the racks.
Известное устройство, по сравнению с другими аналогами, позволяет значительно увеличить расстояние, с которого можно проводить эффективное обследование объекта или объема воздуха.The known device, compared with other analogues, can significantly increase the distance from which you can conduct an effective examination of an object or air volume.
Основными недостатком известного устройства являются его громоздкость, а также наличие эффекта «памяти» при проведении обследования различных объектов. Кроме того, в известном устройстве необходим двухсторонний доступ к обследуемому объекту, а объем отбираемой для анализа пробы на несколько порядков меньше объема обдувающего потока воздуха, что приводит к значительному разбавлению пробы воздухом и, как следствие, к значительному снижению чувствительности анализа пробы.The main disadvantage of the known device is its bulkiness, as well as the presence of the effect of "memory" during the examination of various objects. In addition, in the known device, two-way access to the test object is required, and the volume of the sample taken for analysis is several orders of magnitude smaller than the volume of the blowing air stream, which leads to a significant dilution of the sample with air and, as a result, to a significant decrease in the sensitivity of the analysis of the sample.
Наиболее близкой к заявленному изобретению является система для дистанционного отбора и анализа воздушных проб с поверхности и из негерметизированных объектов [2], содержащая устройство обдува объекта воздушной струей, включающее побудитель нагнетаемого потока воздуха, и устройство всасывания поступающего от объекта воздушного потока, снабженное побудителем всасываемого потока воздуха, при этом устройство всасывания выполнено в виде всасывающего канала, выход которого соединен с побудителем всасываемого потока воздуха, а его вход расположен внутри устройства обдува объекта и установлен соосно с ним, а устройство обдува снабжено завихрителем воздушного потока и каналом транспортировки нагнетаемого потока воздуха от побудителя к завихрителю, причем завихритель выполнен в виде рефлектора и установленной при его основании и сосной с ним неподвижной крыльчатки, образующей с всасывающим каналом кольцевую полость, являющуюся выходом канала транспортировки нагнетаемого потока воздуха.Closest to the claimed invention is a system for remote sampling and analysis of air samples from the surface and from unsealed objects [2], containing a device for blowing an object with an air stream, including a pump flow inducer, and an air intake coming from the object, equipped with an intake flow inducer air, while the suction device is made in the form of a suction channel, the output of which is connected to the inducer of the intake air stream, and its input p located inside the object’s blower device and installed coaxially with it, and the blower device is equipped with an air flow swirl and a channel for transporting the pumped air flow from the inducer to the swirl, the swirl being made in the form of a reflector and a stationary impeller, which is installed at its base and forms a pine with it, forming with a suction the channel is an annular cavity, which is the outlet of the channel for transporting the injected air stream.
Основными достоинствами известного устройства являются более высокая эффективность извлечения паровой фазы органических веществ, снижение потерь при отборе транспортируемой от объекта пробы, портативность всего устройства.The main advantages of the known device are higher efficiency of extraction of the vapor phase of organic substances, reduced losses during the sampling transported from the object samples, portability of the entire device.
Основным недостатком известного устройства является наличие эффекта «памяти» пробы при проведении обследования различных объектов. Действительно, при анализе паров органических веществ часть органического вещества будет оседать на внутренней поверхности всасывающего канала, а при длительном по времени цикле отбора проб - и на внутренней поверхности рефлектора при включенном завихрителе. Последнее обусловлено частичным перемешиванием внешнего вихревого обдувающего потока воздуха от завихрителя и внутреннего ламинарного потока, всасываемого через всасывающий канал. Поэтому при анализе последующей пробы в ее составе появится примесь вещества от предыдущего анализа, десорбировавшаяся с поверхности всасывающего канала, а при более длительном цикле анализа и примесь с поверхности рефлектора.The main disadvantage of the known device is the presence of the effect of "memory" of the sample during the examination of various objects. Indeed, in the analysis of vapors of organic substances, part of the organic matter will settle on the inner surface of the suction channel, and with a long sampling cycle, on the inner surface of the reflector when the swirl is on. The latter is due to the partial mixing of the external vortex blowing air flow from the swirl and the internal laminar flow that is sucked through the suction channel. Therefore, when analyzing a subsequent sample, an impurity from the previous analysis will appear in its composition, desorbed from the surface of the suction channel, and with a longer analysis cycle, an impurity from the surface of the reflector.
В основу настоящего изобретения положена задача разработать конструкцию системы для дистанционного отбора и анализа воздушных проб с поверхности и из негерметизированных объектов, не обладающую эффектом «памяти» пробы при проведении периодических обследований объектов, а также при проведении длительных по времени циклов обследования объектов.The basis of the present invention is to develop a system design for remote sampling and analysis of air samples from the surface and from unsealed objects that does not have the effect of "memory" of the sample during periodic surveys of objects, as well as during long-term cycles of inspection of objects.
Это достигается тем, что система для дистанционного отбора и анализа воздушных проб с поверхности и из негерметизированных объектов содержит устройство обдува объекта воздушной струей, включающее побудитель нагнетаемого потока воздуха, и устройство всасывания поступающего от объекта воздушного потока, снабженное побудителем всасываемого потока воздуха, при этом устройство всасывания выполнено в виде всасывающего канала, выход которого соединен с побудителем всасываемого потока воздуха, а его вход расположен внутри устройства обдува объекта и установлен соосно с ним, а устройство обдува снабжено завихрителем воздушного потока и каналом транспортировки нагнетаемого потока воздуха от побудителя к завихрителю, причем завихритель выполнен в виде рефлектора и установленной при его основании и сосной с ним неподвижной крыльчатки, образующей с всасывающим каналом кольцевую полость, являющуюся выходом канала транспортировки нагнетаемого потока воздуха, при этом, по крайней мере, в качестве побудителя всасываемого потока воздуха использован реверсивный воздушный насос, а между побудителем всасываемого потока воздуха и всасывающим каналом расположено устройство отбора и анализа пробы в составе поступающего от объекта воздушного потока, которое содержит, по крайней мере, устройство для нагрева поступающего от объекта воздушного потока и которое соединено входным и выходным газовыми каналами соответственно с всасывающим каналом и побудителем всасываемого потока воздуха.This is achieved by the fact that the system for remote sampling and analysis of air samples from the surface and from unsealed objects contains a device for blowing the object with an air stream, including a pump flow inducer, and an air stream coming from the object, equipped with an intake air flow inducer, and the device the suction is made in the form of a suction channel, the outlet of which is connected to the inducer of the suction air stream, and its inlet is located inside the airflow device and the object is installed coaxially with it, and the blower is equipped with a swirl of air flow and a channel for transporting the pumped air flow from the inducer to the swirl, the swirl made in the form of a reflector and a fixed impeller installed at its base and pine with it, forming an annular cavity with a suction channel , which is the outlet of the channel for transporting the injected air stream, while at least the reversible air pump is used as the inducer of the suction air stream and between the inducer of the suction air flow and the suction channel there is a device for sampling and analyzing the sample as part of the air flow coming from the object, which contains at least a device for heating the air flow coming from the object and which is connected to the suction and inlet gas channels, respectively channel and inducer of the suction air flow.
В качестве устройства для нагрева поступающего от объекта воздушного потока использован поверхностно-ионизационный источник ионов органических соединенииA surface-ionization source of ions of organic compounds was used as a device for heating the air flow coming from the object
В качестве побудителя нагнетаемого потока воздуха использован реверсивный воздушный насос.As an inducer of the forced air flow, a reversible air pump is used.
В качестве устройства отбора и анализа пробы использован спектрометр ионной подвижности, содержащий поверхностно-ионизационный источник ионов органических соединений.An ion mobility spectrometer containing a surface-ionization source of ions of organic compounds was used as a device for sampling and analyzing a sample.
В качестве устройства отбора и анализа пробы использован канал, содержащий устройство для нагрева поступающего от объекта воздушного потока и держатель для концентратора паров.As a device for sampling and analysis of the sample, a channel was used that contains a device for heating the air flow coming from the object and a holder for the vapor concentrator.
Заявленная конструкция иллюстрируется следующими чертежами.The claimed design is illustrated by the following drawings.
Фиг.1 - система для дистанционного отбора и анализа воздушных проб с поверхности и из негерметизированных объектов, включающая устройство отбора и анализа пробы на основе спектрометра ионной подвижности, содержащего поверхностно-ионизационный источник ионов органических соединений.Figure 1 - system for remote sampling and analysis of air samples from the surface and from unsealed objects, including a device for sampling and analysis of the sample based on the ion mobility spectrometer containing a surface-ionization source of ions of organic compounds.
Фиг.2 - система для дистанционного отбора и анализа воздушных проб с поверхности и из негерметизированных объектов, включающая устройство отбора и анализа пробы на основе канала, содержащего держатель для концентратора паров и устройство для нагрева поступающего от объекта воздушного потока.Figure 2 is a system for remote sampling and analysis of air samples from the surface and from unsealed objects, including a sampling and analysis device based on a channel containing a holder for a vapor concentrator and a device for heating the air flow coming from the object.
Изображенное на Фиг.1 устройство включает следующие элементы: 1 - крыльчатка завихрителя, 2 - рефлектор, 3 - кольцевая полость, 4 - побудитель нагнетаемого потока воздуха, 5 - побудитель всасываемого потока воздуха, 6 - всасывающий канал, 7 - канал транспортировки нагнетаемого воздуха, 8 - спектрометр ионной подвижности, 9 - поверхностно-ионизационный источник ионов спектрометра ионной подвижности, 10 - дрейф-камера спектрометра ионной подвижности, 11 - активный элемент термоэмиттера ионов поверхностно-ионизационного источника ионов, 12 - нагреватель термоэмиттера ионов, 13 - вспомогательный воздушный клапан, 14 - вспомогательный воздушный дроссель.The device shown in FIG. 1 includes the following elements: 1 - swirl impeller, 2 - reflector, 3 - annular cavity, 4 - inducer of the forced air flow, 5 - inducer of the suction air flow, 6 - suction channel, 7 - pumped air transport channel, 8 - ion mobility spectrometer, 9 - surface ionization ion source of the ion mobility spectrometer, 10 - drift chamber of the ion mobility spectrometer, 11 - active element of the ion emitter of the surface ionization ion source, 12 - heater ermoemittera ions, 13 - auxiliary air valve, 14 - auxiliary air throttle.
Изображенное на Фиг.2 устройство, помимо элементов, обозначенных на Фиг.1, включает следующие элементы: 15 - устройство отбора и анализа пробы на основе канала, 16 - концентратор паров, 17 - держатель концентратора паров, 18 - нагреватель.The device shown in FIG. 2, in addition to the elements indicated in FIG. 1, includes the following elements: 15 — a channel-based sampling and analysis device, 16 — a vapor concentrator, 17 — a vapor concentrator holder, 18 — a heater.
Сущность заявленного изобретения и работы заявленной конструкции состоит в следующем.The essence of the claimed invention and the operation of the claimed design is as follows.
В вариантах исполнения устройства отбора и анализа пробы в составе поступающего от объекта воздушного потока на основе поверхностно-ионизационного источника ионов органических соединении или на основе спектрометра ионной подвижности, содержащего поверхностно-ионизационный источник ионов органических соединений, при включенном нагревателе термоэмиттера ионов рабочая температура активного элемента термоэмиттера ионов составляет 350-450°С [3-4]. При этом воздух, прокачиваемый вблизи поверхности активного элемента термоэмиттера ионов, нагревается до температуры 200-250°С. В зависимости от режима работы термоэмиттера ионов или спектрометра ионной подвижности через них необходимо прокачивать воздух с объемным расходом 3-4 литров/мин. При включенных в обычных режимах насосах 4 и 5 происходит отбор пробы воздуха и анализ пробы с использованием в качестве анализирующих устройств поверхностно-ионизационного источника ионов органических соединений или спектрометра ионной подвижности. В зависимости от конкретной конструкции (геометрических размеров) устройства обдува объекта воздушной струей и устройства всасывания поступающего от объекта воздушного потока, оптимальная величина объемного потока воздуха через всасывающий канал может составлять 1-2 литров/мин. Для согласования величин потоков воздуха, оптимальных для работы устройства всасывания и поверхностно-ионизационного источника ионов органических соединении или спектрометра ионной подвижности, используется дополнительный воздушный дроссель 14.Embodiments of a device for sampling and analyzing a sample as a part of an air stream coming from an object based on a surface ionization source of ions of organic compounds or on the basis of an ion mobility spectrometer containing a surface ionization source of ions of organic compounds, with the ion emitter heater turned on, the operating temperature of the active element of the thermoemitter ions is 350-450 ° C [3-4]. In this case, the air pumped near the surface of the active element of the ion emitter is heated to a temperature of 200-250 ° C. Depending on the operating mode of the ion emitter or ion mobility spectrometer, air must be pumped through them with a volume flow of 3-4 liters / min. When
В процессе отбора и анализа пробы происходит оседание части органического вещества в составе пробы на внутренней поверхности всасывающего канала 6, что при последующем отборе и анализе приводит к появлению сигнала от предыдущей пробы. При проведении длительного по времени отбора и анализа пробы происходит оседание части органического вещества и на внутренней поверхности рефлектора, что также приводит к появлению сигнала от предыдущей пробы. Эти эффекты называются эффектами «памяти» пробы.In the process of sampling and analysis of the sample, a part of the organic matter settles in the sample on the inner surface of the
Для устранения данных эффектов при проведении периодических обследований объектов после проведения отбора и анализа пробы при включенном нагревателе термоэмиттера ионов насос 5 включают в реверсивный режим, а вспомогательный воздушный клапан 13 закрывают. При проведении длительного по времени цикла обследования объектов при включенном нагревателе термоэмиттера ионов и включенном в реверсивный режим насосе 5, а также закрытом клапане 13 дополнительно периодически включают в реверсивный режим насос 4. В результате при периодических обследованиях после отбора пробы осуществляется очистка канала 6 потоком горячего воздуха, который «продувает» канал 6 от остатков органических веществ наружу из устройства. Периодическое включение насоса 4 в реверсивный режим обеспечивает обдув горячим воздухом поверхности рефлектора 2, забор горячего воздуха в каналы крыльчатки завихрителя 1 и в кольцевую полость 3, что обеспечивает их очистку от загрязнений органическим веществом. При этом в качестве источника нагрева воздуха используется элемент конструкции устройства отбора и анализа пробы - поверхностно-ионизационный источник ионов, который одновременно используется и как анализатор паров органических веществ [5].To eliminate these effects during periodic surveys of objects after sampling and analysis of the sample with the heater switched on for the ion emitter,
В ряде случаев отбор и анализ проб целесообразно провести в два этапа, например провести отбор пробы на салфетку и осуществить последующий анализ пробы с салфетки с использованием известных методов - хроматографов, масс-спектрометров, дрейф-спектрометров. В этом случае используют вариант исполнения устройства отбора и анализа пробы в составе поступающего от объекта воздушного потока на основе канала 15, содержащего устройство для нагрева поступающего от объекта воздушного потока 18 и держатель для концентратора паров 17. В данном варианте исполнения отбор пробы осуществляют на салфетку 16, при этом периодически проводят очистку каналов устройства обдува объекта воздушной струей и устройства всасывания поступающего от объекта воздушного потока по методике, описанной выше, но с использованием нагревателя 18 в качестве источника горячего воздуха.In some cases, it is advisable to carry out sampling and analysis in two stages, for example, to take a sample on a napkin and carry out a subsequent analysis of the sample from a napkin using well-known methods — chromatographs, mass spectrometers, and drift spectrometers. In this case, an embodiment of the device for sampling and analyzing the sample as part of the air flow coming from the object is used based on
Изложенное показывает, что в научно-технической и патентной литературе отсутствуют технические решения, позволяющие достичь указанных технических результатов с помощью вышеуказанных приемов и средств, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условиям патентоспособности: «новизна» и «изобретательский уровень». Заявленная конструкция может быть реализована в промышленности, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности: «промышленная применимость».The foregoing shows that in the scientific, technical and patent literature there are no technical solutions to achieve the indicated technical results using the above methods and means, which allows us to conclude that the claimed invention meets the patentability conditions: “novelty” and “inventive step”. The claimed design can be implemented in industry, which allows us to conclude that the claimed invention meets the patentability condition: “industrial applicability”.
Испытания макета системы для дистанционного отбора и анализа проб, изготовленного в соответствии с заявленным изобретением, показали ее работоспособность и эффективность.Tests of the prototype system for remote sampling and analysis of samples made in accordance with the claimed invention, showed its efficiency and effectiveness.
Источники информацииInformation sources
1. US 4045997, МКИ G01N 033/22, 1977 (аналог).1. US 4045997, MKI G01N 033/22, 1977 (analogue).
2. RU 2279051, МКИ G01N 1/22, 2004 (прототип).2. RU 2279051, MKI G01N 1/22, 2004 (prototype).
3. RU 2293976, МКИ G01N 27/64, Н01J 49/26, 2004.3. RU 2293976, MKI G01N 27/64, H01J 49/26, 2004.
4. RU 2293977, МКИ G01N 27/64, Н01J 49/26, 2005.4. RU 2293977, MKI G01N 27/64, H01J 49/26, 2005.
5. RU 2329563, МКИ H01J 49/40, G01N 27/64, 2006.5. RU 2329563, MKI H01J 49/40, G01N 27/64, 2006.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008150436/12A RU2390748C1 (en) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | System for remote collection and analysis of air samples from surfaces and from unsealed objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008150436/12A RU2390748C1 (en) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | System for remote collection and analysis of air samples from surfaces and from unsealed objects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2390748C1 true RU2390748C1 (en) | 2010-05-27 |
Family
ID=42680533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008150436/12A RU2390748C1 (en) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | System for remote collection and analysis of air samples from surfaces and from unsealed objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2390748C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2447429C1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-04-10 | Владимир Иванович Капустин | System for remote collection and analysis of air samples |
| RU2601469C2 (en) * | 2011-04-15 | 2016-11-10 | Каба Галленшютц Гмбх | Device for detection of solids |
-
2008
- 2008-12-22 RU RU2008150436/12A patent/RU2390748C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2447429C1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-04-10 | Владимир Иванович Капустин | System for remote collection and analysis of air samples |
| RU2601469C2 (en) * | 2011-04-15 | 2016-11-10 | Каба Галленшютц Гмбх | Device for detection of solids |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6042965B2 (en) | Sample introduction device | |
| CN103364484B (en) | A kind of cigarette mainstream flue gas on-line analysis device and method | |
| WO2008046111A3 (en) | A sampling system for containment and transfer of ions into a spectroscopy system | |
| WO2007140349A3 (en) | Apparatus for holding solids for use with surface ionization technology | |
| CN108807131B (en) | Mass spectrometer inlet with reduced mean flow rate | |
| EP2562787B1 (en) | Mass spectrometer and mass analyzing method | |
| CN103415908B (en) | Evacuate sample room | |
| CN106841367A (en) | A kind of Ion transfer spectrum detection method of time resolution Dynamic Thermal parsing | |
| CN101113968A (en) | Method for on-line measuring drug-making chemicals with ion transfer spectrometer | |
| CN108445111A (en) | Gate system and sample survey method for sample detection | |
| CN101583867B (en) | Detection apparatus | |
| RU2390748C1 (en) | System for remote collection and analysis of air samples from surfaces and from unsealed objects | |
| RU2652186C2 (en) | Inlet flow system for sampler | |
| WO2014005377A1 (en) | Sampling device for tubular film in on-line mass spectrum ionization source | |
| CN105004832A (en) | Four-spectrometer combined analytical instrument suitable for complex chemical samples | |
| Zhu et al. | Development and application of a miniature mass spectrometer with continuous sub-atmospheric pressure interface and integrated ionization source | |
| CA2672249A1 (en) | Detector apparatus and pre-concentrators | |
| CN109752344A (en) | A kind of portable non-methane total hydrocarbons concentration detector and detection method | |
| WO2012088809A1 (en) | Sampling device for ion mobility spectrometer, method of using same and ion mobility spectrometer comprising sampling device | |
| RU2447429C1 (en) | System for remote collection and analysis of air samples | |
| Zhang et al. | Exploiting the native inspiratory ability of a mass spectrometer to improve analysis efficiency | |
| JP3866554B2 (en) | Gas analyzer | |
| CN204964469U (en) | Four combined analytical instruments suitable for complicated chemical industry sample | |
| RU2279051C2 (en) | System for remote sampling from surface | |
| CN111220685B (en) | High-flux ion mobility spectrometer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121223 |