可攜式質譜儀中的膜進樣與相對真空紫外光電離裝置的製作方法
2023-10-23 12:53:12 1
專利名稱：可攜式質譜儀中的膜進樣與相對真空紫外光電離裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於質譜分析，特別涉及一種可攜式空氣中有機物汙染物分析質譜儀。
背景技術：
現在質譜儀在測量空氣中揮發性有機汙染物時，進樣部分都是含有有機汙染物的空氣通過細的通氣管由脈衝閥直接進入電離室電離。用來電離的光束與樣品氣體流垂直相交，在交匯處進行電離。缺點是由於空氣中有機汙染物的濃度都很低，在使用這種方式垂直電離時，只有在交匯處的分子才可能被電離後加速，電離得到的離子很少，而在飛行過程中離子會有一些損失，只能探測到空氣中含量非常高的有機汙染物。對於空氣中濃度一般的汙染物分子，根本探測不到它的質譜信號，因此不能通過質譜儀快速檢測空氣中的汙染物成分。空氣中有機汙染物質譜分析目前只能在試驗室較大型的質譜儀才能進行。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種機動性好，能快速測量空氣中有機汙染物的可攜式質譜儀的膜進樣與相對真空紫外光電離裝置，能實現空氣中濃度較低的汙染物的快速檢測。
本實用新型的技術方案如下可攜式質譜儀中的膜進樣與相對真空紫外光電離裝置，有電離室，電離室內有加速電極和離子反射鏡，電離室連接有分子泵、機械泵，其特徵在於電離室的加速電極二極板之間部位和膜分離室連通，膜分離室下方安裝有真空紫外燈作為電離光源，膜分離室的入口處安裝有氣體分離膜。
氣體分離膜分二級安裝，氣體分離膜之間，膜分離室側壁安裝有微型抽氣泵。
膜分離室和電離室之間通過細管連通。
真空紫外光電離源位於膜分離室的正下方，紫外光軸和膜分離室的空氣流向同軸反向。
膜分離室和進樣室連通，進樣室的入口安裝有一過濾柵網，過濾柵網後為氣體預熱裝置，進樣室的另一端安裝有微型抽氣泵。保持採樣室內的氣體處於流動狀態，空氣中的氣體直接進入採樣室，採樣室的氣體成分就能代表空氣中氣體成分。過濾柵網後有一氣體預熱裝置，使進樣氣體溫度達到30°～40°，使氣體分離膜對有機分子的透過率達到最大。
本實用新型的進樣室入口設置過濾柵網，過濾空氣中的大顆粒物質如沙石，避免損壞膜分離室的氣體分離膜。
氣體分離膜材料為二甲基矽橡膠膜，氣體分離膜對於佔空氣中絕大部分的N2和O2的滲透率非常低，而對於有機分子的滲透率非常高。空氣經過一級膜後有機物濃度已經很大，而二級膜將透過一級膜的少量無機分子和大量有機分子再次過濾，不能透過二級膜的分子被氣體分離膜之間的抽氣泵抽走，從而維持了從一級膜到二級膜，有機汙染物濃度越來越高。而氣體分離膜對溫度在40°左右的有機分子透過率達到最大。
由於紫外光軸和膜分離室的空氣流向同軸反向，這樣電離光束和樣品氣體的接觸機會多，能夠得到更多的離子，被加速後，經過離子透鏡後形成一個離子濃度很高的面，再通過二級狹縫，到達飛行腔，經過探測器和微型電子計算機的數據採集處理，得到空氣中有機汙染物的成分和含量。
圖1為可攜式質譜儀結構示意圖。
圖2為可攜式質譜儀中膜進樣與相對真空紫外光電離裝置的結構示意圖。
具體實施方式
參見圖1、圖2，圖中標號1、膜分離室，2、電離室，3、飛行腔，4、分子泵，5、機械泵，6、計算機及高速數據採集系統，7、離子加速電極組，8、離子反射鏡，9、探測器，10、真空規，11、過濾柵網，12、氣體預熱裝置，13、抽氣泵，14、一級氣體分離膜，15、二級氣體分離膜，16、分子泵接口，17、微型抽氣泵，18、加速電極板，19、進樣室，20、柵網加速電極，21、離子透鏡，22、狹縫，23、真空紫外燈。
本實用新型有電離室2，電離室2內有加速電極極板18、柵網加速電極20和離子透鏡21，電離室2和飛行腔3連接有分子泵4，分子泵4與前級機械泵5相連，電離室2的加速電極極板18與柵網加速電極20之間部位和膜分離室1之間通過細管連通，膜分離室1正下方有紫外光源23，紫外光軸和膜分離室1的空氣流向同軸反向。電離室2和飛行腔之間有狹縫20。膜分離室1的入口處安裝有一級氣體分離膜14和二級氣體分離膜15，分離膜14、15之間，膜分離室1側壁安裝有微型抽氣泵17。分離膜14、15材料為二甲基矽橡膠膜。膜分離室1上端和進樣室19連通，進樣室19的入口安裝有柵網11、氣體預熱裝置12，進樣室19的另一端安裝有微型抽氣泵13。空氣中汙染物分子經一級分離膜14、二級分離膜15後，到達電離室2，和紫外光相遇發生電離，電離過的離子經電極加速，離子透鏡加速，經過狹縫到飛行腔3。
飛行腔3內安裝有加速電極7、離子反射鏡8、探測器9。
膜分離室部分採用鋁材加工製作，其它部分為鈦鋼。加速電極的柵網和離子反射鏡前極的柵網為10×100目/釐米，透過率不小於80％的化學腐蝕加工成的柵網。本實用新型的真空系統通過二級差分來維持飛行腔的真空度。電離室為一級抽空，真空度在10-3-10-2Torr；飛行腔的真空度在10-5-10-7Torr。採樣室用的抽氣採用泵為1-18L/分鐘連續可調的微型泵。電離室與分子泵的前級泵為一個30L/分鐘的機械泵。分子泵採用33L/S的分子泵，該泵可直接嵌入到腔體裡進行抽氣。
權利要求1.可攜式質譜儀中的膜進樣與相對真空紫外光電離裝置，有電離室，電離室內有加速電極和離子透鏡，電離室連接有分子泵、機械泵，其特徵在於電離室的加速電極二極板之間部位和膜分離室連通，膜分離室下方安裝有真空紫外燈作為電離光源，膜分離室的入口處安裝有氣體分離膜。
2.根據權利要求1所述的膜進樣與相對真空紫外光電離裝置，其特徵在於氣體分離膜分二級安裝，氣體分離膜之間，膜分離室側壁安裝有微型抽氣泵。
3.根據權利要求1或2所述的膜進樣與相對真空紫外光電離裝置，其特徵在於氣體分離膜材料為二甲基矽橡膠膜。
4.根據權利要求1或2所述的膜進樣與相對真空紫外光電離裝置，其特徵在於膜分離室和電離室之間通過細管連通。
5.根據權利要求1或2所述的膜進樣與相對真空紫外光電離裝置，其特徵在於真空紫外光電離源位於膜分離室的正下方，紫外光軸和膜分離室的空氣流向同軸反向。
6.根據權利要求1或2所述的膜進樣與相對真空紫外光電離裝置，其特徵在於膜分離室和進樣室連通，進樣室的入口安裝有一過濾柵網，過濾柵網後為氣體預熱裝置，進樣室的另一端安裝有微型抽氣泵。
專利摘要本實用新型公開了一種可攜式質譜儀中的膜進樣與相對真空紫外光電離裝置，有電離室，電離室內有加速電極和離子反射鏡，電離室連接有分子抽氣泵、機械泵，電離室的加速電極二極板之間部位和膜分離室連通，膜分離室下方安裝有真空紫外光電離源，膜分離室的入口處安裝有氣體分離膜，膜分離室和進樣室連通，氣體分離膜對於佔空氣中絕大部分的N
文檔編號G01N27/62GK2700877SQ0322087
公開日2005年5月18日 申請日期2003年3月31日 優先權日2003年3月31日
發明者李海洋, 闞瑞峰 申請人:中國科學院安徽光學精密機械研究所