专利名称：检测设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种检测设备，其包含检测单元，所述检测单元具有气体入口，且经布 置以检测供应到所述入口的气体中某些化学物质的存在，所述入口与气体流动路径布置 相连，气体沿所述气体流动路径布置供应到所述检测单元。
背景技术：
离子迁移谱仪(ion mobility spectrometer)通常用于检测空气中危险物质的存在，并 指示所述危险物质的性质。IMS对较广范围的危险物质有效地起作用，但不能可靠地检 测某些物质。其它形式的化学物质检测器具有类似的问题。
发明内容
本发明的目标是提供替代检测设备和方法。
根据本发明的一个方面，提供上文所指定类型的检测设备，其特征在于气体流动路 径布置具有两个区域，所述两个区域经布置以不同地影响气体沿相应路径的流动，使得 检测单元对经由所述两个不同区域进入单元的气体提供不同响应。
所述两个区域可在两个气体流动路径中并联布置，或沿共用气体流动路径一个接一 个地串联布置。所述两个区域可经布置以不同程度地吸收气体内的某一化学物质，使得 气体内的所述化学物质的存在由检测单元对沿所述两个路径供应的气体的响应之间的差 异指示。所述两个区域优选含有具有不同吸收特性的材料，且可选自GC固定相、聚合 物和经硅烷化的处理物。气体流动路径可由气体色谱毛细管道(gas chromatography capillary tubing)提供，且所述材料nj由所述管道内侧上的涂层提供。所述毛细管道优选 布置在盘管中。响应的差异可由化学物质沿两个区域经过所花费的时间的差异导致。检 测单元可包含离子迁移谱仪。
根据本发明的另一方面，提供一种检测样本气体中某些化学物质的存在的方法，所 述方法包含以下步骤沿气体流动路径布置将样本气体供应到检测单元的气体入口，其 特征在于气体流动路径布置具有两个区域，所述两个区域对所述某些化学物质具有不同 影响，且特征在于响应于供应到检测单元的气体而提供输出。
所述两个区域可在两个气体流动路径中并联布置，或沿共用气体流动路径 一 个接一 个地串联布置。
现将参看附图，以实例的方式描述根据本发明的离子迁移谱仪设备及其操作方法， 其中
图1是所述设备的示意性横截面侧视图； 图2是替代设备的示意图；以及 图3是说明图2的设备的响应的曲线图。
具体实施例方式
首先参看图1，所述设备包含检测单元，所述检测单元呈常规离子迁移谱仪单元1 的形式，离于迁移谱仪单元1具冇入口 10，样本气体通过入口 IO供应到所述单元的内 部，以供检测和识别。入口 IO在单元1的左手端处打开进入离子化区域11,离子化区域 11包含电晕放电针12或用于离子化样本气体内的物质的其它布置。电快门(electrical shutter) 13使离子化区域11与在其远端(远离所述快门)处具有集电极板15的漂移室 14隔离。沿漂移室14间隔开的电极16连接到电压源17,使得可沿所述漂移室建立电场， 以致使快门13所许可进入的离于种类从左向右朝集电极板15移动。泵18和分于筛19 连接在气体流动路径20中，所述气体流动路径20从朝向单元1的左手端的入口 21延伸 到朝向所述单元的右手端的出口 22。经清洁并干燥的气体以寻常方式经由路径20沿漂 移室14从右向左与离子流相逆地流动。集电极板15连接到处理器30,处理器30也经 连接以控制快门13。处理器30检测离子或离子簇撞击集电极板15时所产生的电荷，并 计算行程时间。从此信息可识别出许多离子种类的性质，且向利用构件(例如显示器31) 提供输出。
所述设备与常规IMS设备的不同之处在于入口10与由两个不同气体流动路径40和 41所提供的气体流动路径布置相连，气体分析物材料通过所述气体流动路径供应到IMS 单元1。所述两个路径40和41经布置以对IMS单元原本将难以识别的预定化学物质具 有不同影响。明确地说，所述两个气体流动路径由气体色谱毛细管道的两个盘管提供。 每个盘管40和41的内部涂覆有不问的物质。举例来说，盘管40可涂覆有GC间定相或 聚合物，其对分析物A具有相对吸附性。另一盘管41涂覆有吸附性较小的材料，例如经 硅烷化的处理物或不同的固定相。因此可见，含有化学分析物A或此化学物质与其它化 学物质的混合物的气体将在不同时间从两个盘管40和41的下游端出现。每个盘管40和 41的开口端彼此邻近定位，使得两者都接收同一气体的样本。与吸附性较小的盘管相比， 盘管40中对化学分析物的吸收也将具有延迟化学物质沿所述盘管通过的影响。可以各种不同方式使用IMS 1对经由两个不同路径40和41供应到IMS 1的气体的响应，以识别 混合物中选定化学分析物的存在。举例来说，可测量来自两个路径的响应之间的时间差。 可测量来自两个路径的响应的时间宽度以及这些响应的比率。以此方式，可识别分析物 材料。
上文所描述的布置利用具有两个不同「《域的气体流动路径布置，所述两个不同区域 由两个盘管40和41所构成的相应并联流动路径提供。然而，所述气体流动路径布置口J 具有如图2所示的串联结构。在此布置中，使用简单的检测器100，其具有连接到由标 号102大体上指不的气体流动路径布置的气体入口 101， 101'。气体流动路径布置102由 单个路径提供，所述单个路径具有第一样本环路103、含相1吸收剂的管104、第二样本 环路105以及含不同的相2吸收剂的第二管106的串联布置。第二管106的输出端连接 到检测器100的输入。样本气体被供应到第一样本环路103的入口 101，且直接供应到 第二样本环路105的入口端101'。如果所述气体不含有待检测的分析物，那么两个管104 和106以及相应的样本环路103和105将对所述气体内的化学物质引入相同时间延迟。 假定检测器IOO对所述气体内的化学物质有响应，检测器IOO将产生在时间上彼此隔开 的两个输出响应，如图3所示。可见， 一个响应(时间t,时的第一响应)将是由于被许 可直接进入到第—环路105的气休所致；时间t2时的第二响应将是由于被许可进入到第 一样本环路103的气体所致，其由第一样本环路和管104延迟，且接着由第二样本环路 105和管106延迟，所述第二样本环路105和管106将与第一环路和管引入相同的延迟 (假定任一管都不存在吸附)。因此可见，在此情形下
2 t, = t2
其中t,是i第二环路和管引入的时间延迟，且t2是由两个管和环路引入的总时间延迟。
然而，如果供应到检测器系统的气体含有选定分析物，那么与流经第二管106相比，
流经第一管104将较大程度地延迟所述气体。因此在此情形中，以下适用
2 t, # t2
明确地说
2 t, < t2
丙此，通过测量所述响应之间的吋间，有可能确定所述样本气体是否含有所述分析物。
尽管本发明适合与离子迁移谱仪一起使用，但本发明可与对正被检测的分析物有响 应的任何其它形式的检测器-起使用。所述检测器无需是光谱的，而是可为非光谱检测器。所述检测器可以是简单的法拉第板(Faraday plate)和离子源布置。本发明还可在涉 及液相分离的设备(例如LC)中使用。
权利要求
1. 一种检测设备，其包含检测单元(1，100)，所述检测单元具有气体入口(10)且经布置以检测供应到所述入口的气体中某些化学物质的存在，所述入口(10)与气体流动路径布置(40，41，102)相连，气体沿所述气体流动路径布置(40，41，102)供应到所述检测单元，所述检测设备的特征在于所述气体流动路径布置(40，41，102)具有两个区域(40和41，104和106)，所述区域经布置以不同地影响沿相应路径流动的气体，使得所述检测单元(1，100)对经由所述两个不同区域进入所述单元的气体提供不同响应。
2. 根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于所述两个区域(40和41)在两个气 体流动路径中并联布置。
3. 根据权利耍求1所述的检测设备，其特征在T所述两个区域(104和106)沿共用 气体流动路径(102) —个接一个地串联布置。
4. 根据前述权利要求中任-一权利要求所述的检测设备，其特征在于所述两个区域(40 和41， 104和106)经布置以不同程度地吸收所述气体内的某一化学物质，使得所 述气体内所述化学物质的存在由所述检测单元(1， 100)对沿所述两个路径(40和 41, 104和106)供应的所述气体的所述响应之间的差异指示。
5. 根据权利要求4所述的检测设备，其特征在于所述两个区域(40和41， 104和106) 含有具有不同吸收特性的两种材料。
6. 根据权利要求5所述的检测设备，其特征在于所述材料选自GC同定相、聚合物和 经硅烷化的处理物。
7. 根据前述权利耍求中任一权利耍求所述的检测设备，其特征在T所述气体流动路径 由气体色谱毛细管道(40和41)提供。
8. 根据权利要求7和5所述的柃测设备，其特征在于所述材料由所述管道(40和41) 内侧上的涂层提供。
9. 根据权利要求7或8所述的检测设备，其特征在于所述毛细管道(40和41)布置 在盘管中。
10. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的检测设备，其特征在于所述响应的差异是 由所述化学物质沿所述两个区域(40和41， 104和106)行进所花费的时间的差异 导致。
11. 根据前述权利要求中任一权利要求所述的检测设备，其特征在于所述检测单元包含离子迁移谱仪(1)。
12. —种检测样本气体中某些化学物质的存在的方法，所述方法包含以下步骤沿气体 流动路径布置(40， 41， 102)将所述样本气体供应到检测单元(1， 100)的气体 入口 (10)，所述方法的特征在于所述气体流动路径布置具有两个区域(40和41， 104和106)，所述两个区域对所述某些化学物质具有不同影响，且特征还在于响应 于供应到所述检测单元(1， 100)的所述气体而提供输出。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于所述两个区域(40和41)在两个气体流 动路径中并联布置。
14. 根据权利耍求12所述的方法，其特征在于所述两个区域(104和106)沿共用气体 流动路径 一 个接 一 个地串联布置。
全文摘要
包含IMS检测器(1，100)或类似物的检测设备具有气体入口(10)，其具有气体流动路径布置(40，41，102)，样本气体通过所述气体流动路径布置(40，41，102)供应到所述检测器。在一种布置中，气体流动路径布置的两个区域(40和41)并联连接。所述区域由内部涂覆有不同吸收特性的材料的相应GC毛细管道盘管(40)和(41)提供，使得所关注的化学物质到达所述检测器(1)所花费的时间沿所述两个盘管不同，从而在不同时间在所述检测器中给出响应。或者，气体流动路径的两个区域可由一个接一个串联布置的区域(104和106)提供。
文档编号G01N27/64GK101473222SQ200780023186
公开日2009年7月1日 申请日期2007年6月20日 优先权日2006年6月21日
发明者威廉·安格斯·芒罗 申请人:史密斯探测-沃特福特有限公司