专利名称：一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪及其使用方法
技术领域：
本发明涉及离子迁移谱仪及其使用方法，尤其是涉及一种能同时探测化学战剂和工业有毒气体的离子迁移谱仪及其使用方法。
背景技术：
化学战剂分为神经性毒剂如塔崩、沙林、梭曼、维埃克斯，糜烂性毒剂如芥子气、氮芥气、路易氏气及氰化氢等，血液性毒剂，窒息性毒剂等。工业有毒气体包括氨气、磷化氢、甲醛、苯酚、溴甲烷等。由于反恐及安检，需要检测多种化学战剂及工业有毒有害气体，并进行识别。使用光离子化检测技术、金属氧化物传感器技术、电化学传感器技术，可对化学战剂及工业有毒有害气体进行检测，但无法实现多种气体的识别。常见的检测设备或采用单一的离子迁移谱技术、光离子化检测技术、金属氧化物传感器技术、电化学传感器技术等，或采用多种技术相结合，分别检测化学战剂和工业有毒有害气体，多数只能对某一类或两类样品进行探测，无法同时实现多种化学战剂及工业有毒气体的检测与识别。离子迁移谱(1n Mobility Spectrometry, IMS)是一种利用离子在电场中的迁移率不同而分离样品的技术。被测样品进入漂移管后，首先到达电离区，在电离源的作用下发生一系列的电离反应和离子-分子反应，形成各种产物离子。在电场的作用下，这些产物离子通过周期性开启的离子门进入漂移区，由于这些产物离子的质量，所带电荷，碰撞截面和空间构型各不相同，故在电场中各自迁移速率不同，使得不同的离子到达探测器上的时间不同而得到分离。目前国内研制的IMS仪器主要针对于爆炸物和毒品的检测，离子迁移谱技术能够在化学战剂及工业有毒气体领域发挥更大的优势。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于针对同时检测并定性分析多种化学战剂及工业有毒气体样品的要求，提出一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪。本发明所要解决的技术问题之二在于根据不同的使用环境，提供上述探测仪在探测模式下的使用方法和在监控模式下的使用方法。本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现:一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪，包括外壳和设置在外壳中的进样口、漂移管、气路系统和控制系统；所述气路系统包括校准气路、进样气路、漂移气路和清洗气路，所述控制系统与所述漂移管的信号输出端、校准气路、进样气路、漂移气路和清洗气路连接以控制它们工作；所述漂移管由前向后依次设置有电离区、离子门和漂移区，在所述漂 移管的电离区与离子门之间设置有进样气口 ；进样气路的入口接进样口，出口接所述进样气口。
在本发明的一个优选实施例中，所述进样气路包括进样气泵，所述进样气泵的吸气端通过气体导管连接到进样气口，进样气泵还连接至控制系统。在本发明的一个优选实施例中，在所述漂移管的前端设置有校准气进气口，所述校准气路的出口接所述校准气进气口。在本发明的一个优选实施例中，所述校准气路包括净化装置、校准气泵、校准物容器，所述校准气泵通过校准物容器以及校准气体导管连接至所述校准气进气口，所述校准气泵还连接至控制系统。在本发明的一个优选实施例中，在所述漂移管的后端配置有漂移气进气口，所述漂移气路包括净化装置、漂移气泵，所述漂移气泵通过气体导管连接至所述漂移气进气口，所述漂移气泵还连接至控制系统。在本发明的一个优选实施例中，在所述漂移管的后端配置有清洗气进气口，所述清洗气路包括净化装置、清洗气泵，所述清洗气泵通过气体导管连接至所述清洗气进气口，所述清洗气泵还连接至控制系统。在本发明的一个优选实施例中，所述校准气泵、进样气泵、漂移气泵、清洗气泵均采用气体隔膜泵。在本发明的一个优选实施例中，所述控制系统包括放大器、A/D变换器、控制器、显示器、报警器、存储器、高压电源和低压电源，所述放大器的输入端与所述漂移管的信号输出端连接，放大器的输出端与 A/D变换器的输入端连接，A/D变换器的输出端与控制器的信号输入口连接，所述控制器与所述显示器、存储器通讯连接，控制器的报警信号输出口与所述报警器连接，控制口与校准气泵、进样气泵、漂移气泵、清洗气泵连接，高压电源给漂移管高压供电，低压电源给放大器、A/D变换器、控制器、显示器、报警器、存储器、校准气泵、进样气泵、漂移气泵、清洗气泵、高压电源供电。在本发明的一个优选实施例中，在本发明的一个优选实施例中，所述显不器为一个液晶触摸屏，在所述液晶触摸屏上设置有探测触发按键。在本发明的一个优选实施例中，所述控制系统还包括一探测触发按钮，所述探测触发按钮与所述控制器连接，所述探测触发按钮设置在外壳上。在本发明的一个优选实施例中，在所述外壳上还设置有一把手，所述探测触发按钮设置在所述把手上。在本发明的一个优选实施例中，所述液晶触摸屏上设有系统设置菜单，可通过所述系统设置菜单设置所述探测仪的使用模式。在本发明的一个优选实施例中，所述基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪具有两种使用模式，一种使用模式为由探测触发按键或探测触发按钮触发的探测模式，另一种使用模式为可自动进行定时监控的监控模式；在所述探测模式下，点击所述探测仪的探测触发按键或者探测触发按钮，所述进样气泵启动，持续抽气一定时间，该进样气泵停止，然后所述清洗气泵启动，对所述漂移管清洗；若发现可疑物质，所述报警器报警，所述液晶触摸屏显示报警结果，所述存储器存储报警记录；所述进样气泵抽气的时间和所述清洗气泵清洗的时间都可通过所述系统设置菜
单设置。在所述监控模式下，每间隔一定时间，所述进样气泵启动，抽气一定时间后，该进样气泵停止，然后所述清洗气泵启动，对所述漂移管执行清洗操作；若发现可疑物质，所述报警器报警，所述液晶触摸屏显示报警结果，所述存储器存储报警记录；所述进样气泵启动抽气的间隔时间、所述进样气泵抽气的时间和所述清洗气泵清洗的时间都可通过所述系统设置菜单设置。本发明的基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪具有如下的特
占-
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(I)基于离子迁移谱技术，可对多种化学战剂及工业有毒气体进行探测和识别。(2)采取电离区后吸气取样的方式，能够有效提高采样效率，提高仪器的检测灵敏度。常规的取样方式是先用进样气泵将气体抽入泵再打入漂移管，样品易残留在进样气泵及气体导管内，且不易清洗，造成污染，下次取样，残留会进入漂移管，影响测定。本发明的取样方式，样品即使残留在进样气泵及气体导管内(其余部分的残留，可通过清洗气路清洗)，由于残留物不会进入漂移管，不影响下次取样，避免了样品残留的污染。(3)根据不同的使用环境，本发明可选择探测模式或监控模式两种不同的分析模式，既可对可疑样品进行实时探测，又能对特定环境进行定时持续监控。
图1为本发明的一种基于离子迁移谱 技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪的结构框图。图2为本发明的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪的结构示意图。图3为本发明的控制系统原理框图。图4为本发明的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪的把手上探测触发按钮的示意图。图5为本发明的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪在探测模式下的使用流程图。图6为本发明的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪在监控模式下的使用流程图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。参阅图1、图2所示，本发明的基于离子迁移谱技术的一种化学战剂及工业有毒气体探测仪，包括外壳10，设置在外壳10中的进样口 20、漂移管30、气路系统40和控制系统50。该进样口 20设置有过滤膜21，该过滤膜21具有除尘除湿作用，能够明显提高仪器稳定性。漂移管30由前向后依次设置有电离区31、离子门32和漂移区33。并在漂移管30的前端设置有校准气进气口 3，电离区31与离子门32之间设置有进样气口 4，漂移管30的后端配置有漂移气进气口 8和清洗气进气口 7。
气路系统40由校准气路41、进样气路42、漂移气路43和清洗气路44组成。其中校准气路41包括净化装置45、校准气泵1、校准物容器2，校准气泵I通过校准物容器2以及气体导管连接至校准气进气口 3，校准气泵I还连接至控制系统50。校准气泵I可将校准物吹入漂移管30，对仪器进行校正，保证仪器在各种环境下能正常使用。其中校准物为固态氨。进样气路42主要包括进样气泵5，进样气泵5的吸气端通过气体导管连接到进样气口 4 ;进样气泵5还连接至控制系统50。进样气泵5采取吸气的方式，将气体样品从进样口 20吸入漂移管30，能够显著提高采样效率，避免了样品残留的污染。漂移气路43包括净化装置45、漂移气泵9，漂移气泵9通过气体导管连接至漂移气进气口 8，漂移气泵9还连接至控制系统50。漂移气路43从漂移气进气口 8处为漂移管30提供漂移气，漂移气的作用为:将一些杂质气体从漂移管30中去掉；防止未电离的样品分子进入漂移区33，从而避免仪器谱线变宽，提高仪器的灵敏度和分辨率。清洗气路41 包括净化装置45、清洗气泵6，清洗气泵6通过气体导管连接至清洗气进气口 7，清洗气泵6还连接至控制系统50。参见图3、图4，该控制系统50包括放大器51、A/D变换器52、控制器53、显示器54、报警器55、存储器56、高压电源57和低压电源58,放大器51的输入端与漂移管30的信号输出端连接，输出端与A/D变换器52的输入端连接，A/D变换器52的输出端与控制器53的信号输入口连接，控制器53与显示器54、存储器56通讯连接，控制器53的报警信号输出口与报警器55，控制器还与与校准气泵1、进样气泵5、漂移气泵9、清洗气泵6连接，高压电源57给漂移管30高压供电，低压电源56给放大器51、A/D变换器52、控制器53、显示器54、报警器55、存储器56、校准气泵1、进样气泵5、漂移气泵9、清洗气泵6供电。显示器54为一个液晶触摸屏，在液晶触摸屏上设置有探测触发按键。该控制系统50还包括一探测触发按钮59，探测触发按钮59与控制器53连接，探测触发按钮59设置在外壳10的把手11上。液晶触摸屏设有系统设置菜单，可通过系统设置菜单设置该探测仪的使用模式。本发明应用离子迁移谱技术可对多种化学战剂及工业有毒气体进行检测，并做定性分析。本发明的基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪具有两种使用模式，一种使用模式为由探测触发按键或探测触发按钮59触发的探测模式，另一种使用模式为可自动进行定时监控的监控模式；参见图5，本发明的基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪在所述探测模式下，点击探测仪的探测触发按键或者探测触发按钮59，进样气泵5启动，持续抽气一定时间，该进样气泵停止，然后清洗气泵6启动，对漂移管30清洗；若发现可疑物质，报警器55报警，液晶触摸屏显示报警结果，存储器56存储报警记录；进样气泵5抽气的时间和清洗气泵6清洗的时间都可通过系统设置菜单设置。参见图6，本发明的离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪在所述监控模式下，每间隔一定时间，进样气泵5启动,抽气一定时间后,该进样气泵5停止，然后所述清洗气泵6启动，对漂移管30执行清洗操作；若发现可疑物质，报警器55报警，液晶触摸屏显示报警结果，存储器56存储报警记录；进样气泵5启动抽气的间隔时间、进样气泵5抽气的时间和清洗气泵6清洗的时间都可通过所述系统设置菜单设置。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。·
权利要求
1.一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪，包括外壳和设置在外壳中的进样口、漂移管、气路系统和控制系统；所述气路系统包括校准气路、进样气路、漂移气路和清洗气路，所述控制系统与所述漂移管的信号输出端、校准气路、进样气路、漂移气路和清洗气路连接以控制它们工作；所述漂移管由前向后依次设置有电离区、离子门和漂移区，其特征在于，在所述漂移管的电离区与离子门之间设置有进样气口 ；进样气路的入口接进样口，出口接所述进样气口。
2.如权利要求1所述的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪，其特征在于，所述进样气路包括进样气泵，所述进样气泵的吸气端通过气体导管连接到进样气口，进样气 泵还连接至控制系统。
3.如权利要求1所述的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪，其特征在于，在所述漂移管的前端设置有校准气进气口，所述校准气路的出口接所述校准气进气口。
4.如权利要求3所述的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪，其特征在于，所述校准气路包括净化装置、校准气泵、校准物容器，所述校准气泵通过校准物容器以及校准气体导管连接至所述校准气进气口，所述校准气泵还连接至控制系统。
5.如权利要求1所述的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪，其特征在于，在所述漂移管的后端配置有漂移气进气口，所述漂移气路包括净化装置、漂移气泵，所述漂移气泵通过气体导管连接至所述漂移气进气口，所述漂移气泵还连接至控制系统。
6.如权利要求1所述的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪，其特征在于，在所述漂移管的后端配置有清洗气进气口，所述清洗气路包括净化装置、清洗气泵，所述清洗气泵通过气体导管连接至所述清洗气进气口，所述清洗气泵还连接至控制系统。
7.如权利要求2或4或5或6所述的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪，其特征在于，所述校准气泵、进样气泵、漂移气泵、清洗气泵均采用气体隔膜栗。
8.如权利要求2或4或5或6所述的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪，其特征在于，所述控制系统包括放大器、A/D变换器、控制器、显示器、报警器、存储器、高压电源和低压电源，所述放大器的输入端与所述漂移管的信号输出端连接，放大器的输出端与A/D变换器的输入端连接,A/D变换器的输出端与控制器的信号输入口连接，所述控制器与所述显示器、存储器通讯连接，控制器的报警信号输出口与所述报警器连接，控制口与校准气泵、进样气泵、漂移气泵、清洗气泵连接，高压电源给漂移管高压供电，低压电源给放大器、A/D变换器、控制器、显示器、报警器、存储器、校准气泵、进样气泵、漂移气泵、清洗气泵、高压电源供电。
9.如权利要求8所述的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪，其特征在于，所述显示器为一个液晶触摸屏，在所述液晶触摸屏上设置有探测触发按键。
10.如权利要求8所述的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪，其特征在于，所述控制系统还包括一探测触发按钮，所述探测触发按钮与所述控制器连接，所述探测触发按钮设置在外壳上。
11.如权利要求10所述的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪，其特征在于，在所述外壳上还设置有一把手，所述探测触发按钮设置在所述把手上。
12.如权利要求9所述的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪，其特征在于，所述液晶触摸屏上设有系统设置菜单，可通过所述系统设置菜单设置所述探测仪的使用模式。
13.如权利要求12所述的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪的使用方法，其特征在于，所述基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪具有两种使用模式，一种使用模式为由探测触发按键或探测触发按钮触发的探测模式，另一种使用模式为可自动进行定时监控的监控模式。
14.如权利要求13所述的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪的使用方法，其特征在于，在所述探测模式下，点击所述探测仪的探测触发按键或者探测触发按钮，所述进样气泵启动，持续抽气一定时间，该进样气泵停止，然后所述清洗气泵启动，对所述漂移管清洗；若发现可疑物质，所述报警器报警，所述液晶触摸屏显示报警结果，所述存储器存储报警记录；所述进样气泵抽气的时间和所述清洗气泵清洗的时间都可通过所述系统设置菜单设置。
15.如权利要求13所述的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪的使用方法，其特征在于，在所述监控模式下，每间隔一定时间，所述进样气泵启动，抽气一定时间后，该进样气泵停止，然后所述清洗气泵启动，对所述漂移管执行清洗操作；若发现可疑物质，所述报警器报警，所述液晶触摸屏显示报警结果，所述存储器存储报警记录；所述进样气泵启动抽气的间隔时间、所述进样气泵抽气的时间和所述清洗气泵清洗的时间都可通过所述系统设置菜单·设置。
全文摘要
本发明公开的一种基于离子迁移谱技术的化学战剂及工业有毒气体探测仪，其包括外壳和设置在外壳中的进样口、漂移管、气路系统和控制系统；其中漂移管设置有电离区、离子门和漂移区，并在前端设置有校准气进气口，电离区与离子门之间设置有进样气口，后端配置有漂移气进气口和清洗气进气口；气路系统包括校准气路、进样气路、漂移气路和清洗气路，控制系统与漂移管的信号输出端、校准气路、进样气路、漂移气路和清洗气路连接以控制它们工作。本发明基于离子迁移谱技术，可对多种化学战剂及工业有毒气体进行探测和识别，提供探测、监控两种使用模式，可对可疑样品进行实时探测，也能对特定环境进行定时持续监控。
文档编号G01N27/62GK103245712SQ20121002364
公开日2013年8月14日 申请日期2012年2月2日 优先权日2012年2月2日
发明者陈宪宁, 王孝明, 胡斌, 李娟秀, 赵文渊, 陈永林, 陈芳, 罗华, 黄宝福 申请人:上海新漫传感技术研究发展有限公司