一种用于检测工业有毒气体的离子迁移谱仪的制作方法

本实用新型涉及有毒有害气体的检测领域，尤其涉及一种用于检测工业有毒气体的离子迁移谱仪。

背景技术：

离子迁移谱是使用空气泵对环境进行采样的检测设备，样品空气中的毒剂被电离成离子并穿过弱电场到达检测器，物质迁移这段距离的时间于被电离的毒剂物质的质量成比例并作为一种识别的手段使用，分析时间从1秒之内到几分钟。离子迁移谱仪需要用蒸汽或气态样品分析，自动进样。由于其具有极高的灵敏度和响应速度，离子迁移谱仪主要应用于实验室、地铁、机场、火车站、医疗中心等人群比较集中的区域的安防、在线监测和报警。

离子迀移谱仪通常由离子化源、反应腔、离子门、漂移管和检测器组成。常用的离子化源为放射源(主要为Ni-63)。由于此类放射源的能量极高，几乎所有的物质都可以被电离，即非选择性电离，因此存在严重的干扰，大大增加了误报率，同时目前常用的离子迀移谱仪均存在检测时间长，灵敏度低、无过负载保护等缺点。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，提出了一种用于检测工业有毒气体的离子迁移谱仪，其结构简单，运行平稳，误报率低，检测时间短，灵敏度高。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于检测工业有毒气体的离子迁移谱仪，包括进气段、检测段、出气段和控制器，所述进气段包括依次连接的进气口、进气缓冲区和膜过滤区，所述检测段与出气段均与所述膜过滤区连通，所述检测段包括依次连接的半透膜、漂移管和检测器，所述漂移管靠近所述检测器的一侧设置漂移气出口，所述漂移管靠近所述半透膜的一侧设置漂移气返回口，在所述漂移气出口和漂移气返回口之间设置依次连接的漂移气泵、干燥过滤器和掺杂剂瓶。

优选的，所述出气段设置依次连接的阀一、电磁阀、计量泵、阀二和出气口。

优选的，所述阀一、电磁阀和计量泵设置旁路一，所述旁路一上设置依次连接的反冲过滤器和阀四，所述电磁阀、计量泵和阀二设置旁路二，所述旁路二上设置阀三。

优选的，所述半透膜为硅橡胶或玻璃纤维膜。

优选的，所述半透膜的周边采用金属片固定。

优选的，所述掺杂剂瓶容纳氨水溶液。

优选的，所述反冲过滤器中设置浸渍于铜和锌的盐中的活性炭。

优选的，所述离子迁移谱仪的检测范围为ppb到ppm。

优选的，所述离子迁移谱仪的离子化源为放射性核素Ni-63。

优选的，所述离子化源具有保护型覆盖层。

优选的，所述控制器连接相应的检测信号，包括温度信号、压力信号、流量信号、检测器信号等，并对相应信号进行响应以实现调节各参数、开闭各类阀门及泵，并将检测器信号输出以进行有害气体类型、流量、浓度的换算等。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

通过掺杂技术实现干扰抑制(氨水溶液)，其原理是通过在被检测空气中混合NH₃，有毒气体在离子迁移过程中亲和力比NH₃高，非毒性气体在离子迁移过程中亲和力比NH₃低，本实用新型采用的离子迁移谱仪通过和NH₃亲和力的比较排除非毒性气体，从而保证低误报率，使误报率降低至3％以下；

采用半透膜滤除进口空气中的烟雾、无机分子和水分子等杂质，保证透过膜的有毒气体的百分比，通过半透膜后样品空气的相对湿度得到显著降低，同时有害气体相对浓度得到提高，同时将出口漂移气抽出通过干燥过滤器进一步去除样品空气中的水分，将漂移管内部水分保持在100～500ppm，这增加了谱仪的响应灵敏度，并缩短检测时间；

采用了自动过载控制，如果检测到的物质的浓度超过预定阈值，则自动切换为反冲模式，空气从出气口吸入并通过反冲过滤器，经过过滤净化的空气被引入到设备中，从进气口排出，实现物质的过载保护，同时传感器单元的污染会被清除，以实现传感器的保护，减少传感器的更换频率。

附图说明

图1是本实用新型所述的离子迁移谱仪的结构示意图；

图2是本实用新型所述的离子迁移谱仪在正常检测状态时出气段的空气流动示意图；

图3是本实用新型所述的离子迁移谱仪在反冲模式时出气段的空气流动示意图；图中的附图标记为：

1、进气段；2、检测段；3、出气段；4、控制器；11、进气口；12、进气缓冲区；13、膜过滤区；21、半透膜；22、漂移管；23、检测器；24、漂移气出口； 25、漂移气返回口；26、漂移气泵；27、干燥过滤器；28、掺杂剂瓶；31、阀一； 32、电磁阀；33、计量泵；34、阀二；35、出气口；36、反冲过滤器；37、阀四； 38、阀三。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

图1为本实用新型所述的用于检测工业有毒气体的离子迁移谱仪的结构示意图，包括进气段1、检测段2、出气段3和控制器4，所述进气段1包括依次连接的进气口11、进气缓冲区12和膜过滤区13，所述检测段2与出气段3均与所述膜过滤区13连通，所述检测段2包括依次连接的半透膜21、漂移管22和检测器23，所述漂移管22靠近所述检测器23的一侧设置漂移气出口24，所述漂移管22靠近所述半透膜21的一侧设置漂移气返回口25，在所述漂移气出口 24和漂移气返回口25之间设置依次连接的漂移气泵26、干燥过滤器27和掺杂剂瓶28。

所述进气段1与出气段3之间流动的有毒分子通过半透膜21进入检测区域，所述进气缓冲区12和膜过滤区13为有害气体通过半透膜21进入漂移管增加了停留时间，以保证更多的有害气体进入漂移管，提高检测效率。所述漂移气泵26将漂移气进行过滤干燥后重新送至漂移管22的离化区，进一步降低漂移管中的水分含量，保证检测精度。

如图1所示，在一较佳实施例中，所述出气段3设置依次连接的阀一31、电磁阀32、计量泵33、阀二34和出气口35，所述阀一31、电磁阀32和计量泵 33设置旁路一，所述旁路一上设置依次连接的反冲过滤器36和阀四37，所述电磁阀32、计量泵33和阀二34设置旁路二，所述旁路二上设置阀三38，所述反冲过滤器36中设置浸渍于铜和锌的盐中的活性炭，所述离子迁移谱仪的检测范围为ppb到ppm。

如图2所示，所述旁路一与旁路二在正常检测时处于关闭状态，此时阀三 38、阀四37为关闭状态，样品空气的流动方向如箭头所示，其依次流经阀一31、电磁阀32、计量泵33、阀二34和出气口35，排出离子迁移谱仪至外界环境中，即在正常检测时，反冲过滤器并未处于工作状态。

如图3所示，当检测到的物质的浓度超过预定阈值，则自动切换为反冲模式，此时阀一31、阀二34为关闭状态，反冲空气的流动方向如箭头所示，其依次流经出气口35、阀三38、电磁阀32、计量泵33、反冲过滤器36、阀四37，反冲空气经过浸渍于铜和锌的盐中的活性炭的反冲过滤器36进行过滤净化，从而清除进入离子迁移谱仪的有害气体，并通过进气口11排至外界环境中，实现物质的过载保护和传感器的保护，减少传感器的更换频率。

所述控制器4与检测器23、计量泵33、漂移气泵26、电磁阀32、阀一～阀 31/34/38/37、温度传感器(未示出)、压力传感器(未示出)、恒温控制装置(未示出)、流量传感器(未示出)等相连，以实现仪器的自动化控制及各类信息的输出。

在一较佳实施例中，所述膜21为5～60μm的硅橡胶或玻璃纤维膜，且其周边采用金属片固定，使得半透膜不会气压差而凸起，以保证较短时间内透过半透膜的有毒气体的百分比。

在一较佳实施例中，所述掺杂剂瓶28容纳氨水溶液，通过氨水溶液的掺杂技术实现干扰抑制，有效降低误报率，所述氨水溶液也可替换为其他可行的掺杂剂。

在一较佳实施例中，所述离子迁移谱仪的离子化源为放射性核素Ni-63，所述放射性核素Ni-63具有保护型覆盖层，以消除近距离对人体的辐射伤害，保证操作人员的人身安全和身体健康。

由上述实施例可知，本实用新型所述的用于工业有毒气体检测的离子迁移谱仪，结构简单，运行平稳，误报率低，检测时间短，灵敏度高，并能快速实现过载保护，有效保证了设备的使用寿命。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。