专利名称：苯系物快速在线监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种环境污染检测，尤其涉及一种苯系物快速在线监测仪。
当前，我国环境污染已经从燃烧煤能源常规污染转向有机痕量污染。据北京地区已监测出有300多种痕量挥发性有机物，而且种类和数量仍有发展恶化趋势，危及人体健康。要改善污染环境，首先必须对污染体作准确测量。目前对污染成份的测量有红外吸收法、化学发光、火焰发光、顺磁法等，以秒时间量级上的快速分析方法，目前只有对NO、NO2、O2、CO和CO2等小分子适用，其它成份只能通过气相色谱/质谱或液相色谱/质谱进行分析，这些方法的主要缺点在于耗时大，检测价格昂贵。
本实用新型的目的在于克服上述现有检测中存在的问题，提供一种对痕量苯系物包括苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、四甲苯等进行多组分的快速在线监测仪。
为实现上述目的，本实用新型苯系物快速在线监测仪由进样源、电离区、探测器和真空腔组成，所述进样源由采样和进样装置从废气管道里的部分气体作为样品气体引入由电极组成的电离区，当样品气体垂直进入电离区时，废气中的苯系物被水平方向的激光电离，所述电离，其方法由紫外激光电离，增强了电离时对物质的选择性。在废气中的苯系物首先吸收一个光量子激发到中间共振态，激发态分子再吸收一个光量子电离成离子，而对其它物质由于不存在与激光单光子共振的中间激发态，不能被激发电离。
所述电极由电极1、电极2分别加有直流高压，电极3是零电位，电极1、2、3按不同距离平行排列组成，电极1、2之间为电离区，电极2、3间为加速区，并在电级2、3的中心处开设供离子通过的小孔。苯系物被激光电离后，各离子在直流电场的作用下获得相同的动能，由于不同的分子质量大小不同，它们获得的速度不一样，重分子运动慢，而轻分子运动快，这些分子经电极3后面的无场区到达离子探测器的时间不同，质量重的分子后到达，轻的分子先到达，利用示波器或瞬态记录仪在激光同步触发下，就可以根据离子到达时间的先后不同，由被测电离的苯系物的质量确定哪种物质。
所述探测器为了提高增益由两块微通道板组成。
为避免离子在运动过程中与其它分子相互碰撞，在离子运动路径上保持高真空状态，所述真空，由涡轮分子泵维持真空腔内的真空度为10-5乇。
本实用新型的优点是(1)利用紫外激光电离，具有选择性，在复杂的样品气体中，只有苯系物才被电离，直接可以对样品气体进行分析，不需要前期处理，从而本实用新型在线监测，其测量速度快。(2)根据分子质量的不同，区分被同时电离的不同苯系物，可以对苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、四甲苯等进行多组分的同时分析。
以下结合附图对实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型苯系物快速在线监测仪的结构图。
如图1所示，电极1、电极2、电极3和探测器6用公知的方法固定在真空腔9内，真空腔9在电极1和2中间上端配有样品气体引入的进样管道4，水平方向装有供激光进入的石英玻璃窗口，由波长为248nm、脉冲宽度为2.5ns-10ns，激光能量为0.5mj-2.5mj的紫外激光与垂直向下引入的样品气体交叉，把样品气体中的苯系物电离，真空腔9内的真空度由涡轮分子泵维持在10-5乇左右。电极1、2、3是金属板分别按不同距离平行排列，其中电极1、2分别加有直流高压，形成电离区，电极3为零电位，电极2和3的中心设有供加速离子穿过的小孔，这些获得相同能量的离子经电极3后面的无场区，因质量不同先后到达离子探测器6的时间不同，由10MHZ以上的示波器7或100MHZ以上瞬态记录仪分检出被同时电离的苯系物苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、四甲苯等物质。
本实用新型可以对苯系物进行多组分的快速在线监测，测量灵敏度优于100万分之一，时间分辨小于0.1秒，可广泛用于环境污染监测和工业过程控制等方面。
权利要求1.一种苯系物快速在线监测仪，包括由金属材料组成的真空腔(9)，一个快速进样管道(4)和离子探测器(6)，其特征在于真空腔(9)内包括由电极(1)和电极(2)之间组成的电离区，电极(2)和电极(3)之间组成的加速区，电极(3)到离子探测区之间为无场区，所述真空腔(9)顶端于电离区中心垂直方向有进样管道(4)的入口与进样气体交叉处的水平方向设有供激光穿过的石英玻璃窗口(5)。
2.根据权利要求1所述的苯系物快速在线监测仪，其特征在于所述电极(1)和电极(2)分别加有直流高压，电极(3)为零电位，上述电极(1)、(2)、(3)之间分别按不同距离平行排列，且电极(2)和电极(3)的中心处设有供加速离子穿过的小孔。
3.根据权利要求1所述的苯系物快速在线监测仪，其特征在于在电离区有波长为248nm、脉宽为2.5ns-10ns，能量为0.5mj-2.5mj的紫外激光对苯系物电离。
4.根据权利要求1所述的苯系物快速在线监测仪，其特征在于所述真空腔(9)设有涡轮分子泵(8)。
5.根据权利要求1所述的苯系物快速在线监测仪，其特征在于所述离子探测器(6)为两块微通板级联而成。
专利摘要本实用新型公开了一种由进样源、真空腔和置于真空腔内的电离区以及离子探测器组成的苯系物快速在线监测仪。其电离区由三块极板按不同距离平行排列,电极1和电极2分别加有直流高压,电极3为零电位,形成了电极1和2之间为电离区,电极2和3之间为加速区,电极3后面为无场区。当样品气体进入电离区被紫外激光电离后,选择出在电场作用下获得相同能量的苯系物离子,由于它们的质量不同先后到达离子探测器6的时间也不同,经瞬态记录仪7分检出被同时电离的苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、四甲苯等物质。本监测仪测量灵敏度优于100万分之一,时间分辨小于0.1秒,可广泛用于环境污染监测和工业过程控制等方面。
文档编号G01N35/00GK2438123SQ0022187
公开日2001年7月4日 申请日期2000年9月22日 优先权日2000年9月22日
发明者魏杰, 张冰, 章莲蒂, 郑海洋, 孔祥和, 夏柱红, 顾学军, 李子尧 申请人:中国科学院安徽光学精密机械研究所