用於離子遷移譜儀的進樣裝置及其使用方法和離子遷移譜儀的製作方法
2023-10-18 04:14:44 5
用於離子遷移譜儀的進樣裝置及其使用方法和離子遷移譜儀的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於離子遷移譜儀的進樣裝置，其用於將待測樣品導入到離子遷移譜儀的遷移管的入口中，所述進樣裝置包括：固體進樣部件；樣品進口部件；固定連接部件；其中，所述固體進樣口部件在其內部限定有內腔體，其一端通過內腔體與樣品進口部件相連通，其另一端通過固定連接部件與離子遷移管的入口相連通；以及氣體進樣部件，其包括主體和外部連接部，所述主體內具有氣體通道，並且所述外部連接部包括進氣孔，該進氣孔與所述氣體通道連通，其中，當所述外部連接部與樣品進口部件配合時，所述主體插入到所述內腔體中，從而固體進樣部件的通道被封閉，僅有氣體進樣部件的氣體通道與遷移譜儀的遷移管的入口連通。
【專利說明】用於離子遷移譜儀的進樣裝置及其使用方法和離子遷移譜儀
【技術領域】
[0001]本發明涉及離子遷移檢測【技術領域】，具體地說，本發明描述一種用於離子遷移譜儀的進樣裝置以及一種使用上述進樣裝置對固體和氣體待測樣品進行檢測的方法。此外，本發明還涉及一種具有上述進樣裝置的離子遷移譜儀。
【背景技術】
[0002]在目前的安檢市場上，主要採用離子遷移技術檢測危險品(如爆炸物、毒品)。在採用這種技術的儀器中，都帶有一個進樣裝置，此裝置能夠對進入的固體顆粒或氣體進行氣化解析，之後氣化的樣品分子在氣流的導引下進入離化區，被離化的樣品分子進入遷移區，根據飛行時間的不同實現分子的鑑別。就實際應用而言，進樣裝置分為兩類，氣體進樣裝置與固體進樣裝置，固體進樣配有採集試紙或採集棒，通過試紙擦拭待檢查物品的表面獲得微量的殘留物質，之後將試紙或採集棒插入到固體進樣裝置中，經檢測獲得待檢查物品表面殘留物質信息。氣體進樣裝置則是直接抽取帶檢測物品所釋放的氣體，達到檢測物質的目標。早期市場上的檢測儀器一般只具有一種進樣功能，如SMITH的臺式機IOnscan_5000DT只具有固體進樣功能。近年來，為了增強進樣器的功能，市場上出現了多種兼容氣體及固體進樣功能的進樣裝置，並且部分專利已在產品上應用，如SMITH的SABEREXV、SABER4000、MMTD，其特點是使用兩個分立的進樣口，當使用氣體進樣功能時，需要在固體進樣口處插一聚四氟片來密封進樣氣路。其缺點是進樣裝置體積大，至少佔到儀器的1/5空間。而臺式機的進樣裝置一般只具有固體進樣功能。這些制約了儀器的小型化進程，限制了功能。因此，現有技術中需要開發一種更具實用性的離子遷移譜設備，同時兼具固體採樣和氣體採樣的功能，一方面，其具備內置的濃縮裝置，以簡化設備配置及操作程序，另一方面，其可對待測物的痕量固體殘留和極低濃度氣氛進行靈敏而便捷的檢測。
【發明內容】
[0003]鑑於此，本發明的目的旨在解決現有技術中存在的上述問題和缺陷的至少一個方面。
[0004]根據本發明的一個方面，其提供一種用於離子遷移譜儀的進樣裝置，其用於將待測樣品導入到離子遷移譜儀的遷移管的入口中，該進樣裝置兼容了氣體、固體兩種進樣方式，只具備一個進樣口，簡化了設計，裝置體積較小，能應用於手持式、臺式兩種機型。
[0005]所述進樣裝置包括:固體進樣部件；樣品進口部件；固定連接部件；其中，所述固體進樣部件在其內部限定有內腔體，其一端通過內腔體與樣品進口部件相連通，其另一端通過固定連接部件與離子遷移管的入口相連通；以及氣體進樣部件，其包括主體和外部連接部，所述主體內具有氣體通道，並且所述外部連接部包括進氣孔，該進氣孔與所述氣體通道連通，其中，當所述外部連接部與樣品進口部件配合時，所述主體插入到所述內腔體中，從而固體進樣部件的通道被封閉，僅有氣體進樣部件的氣體通道與遷移譜儀的遷移管的入口連通。
[0006]優選地，所述樣品進口部件包括引導凹槽和感應光耦，當固體樣片通過所述引導凹槽進入所述內腔體，感應光耦檢測到樣品後發出觸發信號。
[0007]優選地，所述內腔體的外部設置有加熱部件，用於對所述內腔體進行加熱以形成熱解析腔體，在所述熱解析腔體中，固態的待測樣品被加熱以形成氣態待測樣品。
[0008]優選地，還包括半透膜，所述半透膜設置在所述遷移管的所述入口與所述內腔體的通道端部之間。
[0009]在優選的實施方式中，所述內腔體呈中央為圓弧、中央兩側為方形的扁平形狀，所述氣體進樣部件的主體呈圓柱形。
[0010]另外，還包括抽氣部件，其與所述固定連接部件連接，以將未進入到遷移管的入口的樣品氣體吸走。
[0011]另外一個方面，本發明還提供了一種使用上述的用於離子遷移譜儀的進樣裝置導入固體待測樣品的方法，其包括步驟:取下氣體進樣部件；將固體樣品通過樣品進口部件的引導凹槽插入到固體進樣部件的內腔體；感應光耦檢測到固體樣品後，發出觸發信號，啟動設置於所述內腔體外部的加熱部件，並且啟動離子遷移譜儀；所述固體樣品在所述內腔體內被氣化，氣化的固體樣品通過內腔體導入離子遷移譜儀的遷移管的入口 ；在離子遷移譜儀中對樣品進行檢測。
[0012]再一個方面，本發明還提供了一種使用上述的用於離子遷移譜儀的進樣裝置導入氣體待測樣品的方法，其包括步驟:插入氣體進樣部件；將氣體待測樣品通過進氣口輸入到所述氣體進樣部件的主體內；氣體待測樣品通過氣體進樣部件的氣體通道導入遷移譜儀的遷移管的入口 ；在離子遷移譜儀中對樣品進行檢測。
[0013]此外，本發明還提供一種離子遷移譜儀，其包括:遷移管，用於對導入到其中的待測樣品進行離化和遷移操作；以及如上所述的進樣裝置，其用於將待測樣品導入到所述遷移管的入口中。
[0014]本發明的上述不特定的實施方式至少具有下述一個或者多個方面的優點和效果:
[0015]本發明的進樣裝置兼容了固體、氣體兩種進樣功能，由於只採用了一個進樣口，節省了裝置的體積與空間，能夠有效地減小離子遷移探測器儀器的體積。採取插接的方式改變進樣模式，使得氣、固進樣方式切換很方便、操作簡便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是根據本發明的一種【具體實施方式】的進樣裝置的剖面圖；
[0017]圖2是顯示根據本發明的一種【具體實施方式】的樣品進口部件示意圖；
[0018]圖3是顯示根據本發明的一種實施方式的固體進樣部件和固定連接部件裝配在一起的不意圖；
[0019]圖4是顯示根據本發明的一種實施方式的固體進樣部件和固定連接部件裝配在一起的剖面圖；
[0020]圖5是顯示根據本發明的一種實施方式的氣體進樣部件的示意圖；
[0021]圖6是顯示根據本發明的一種實施方式的抽氣部件的示意圖；以及[0022]圖7是顯示根據本發明的一種實施方式的半透膜部件的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面通過實施例，並結合附圖1-7，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本發明實施方式的說明旨在對本發明的總體發明構思進行解釋，而不應當理解為對本發明的一種限制。
[0024]如圖1-5所示，進樣裝置10包括:固體進樣部件100 ;樣品進口部件200 ；固定連接部件300 ;其中，固體進樣部件100在其內部限定有內腔體101 (在附圖3中詳細示出)，其一端通過內腔體10與樣品進口部件200相連通，其另一端通過固定連接部件300與離子遷移管的入口 400相連通；以及氣體進樣部件500，其包括主體501和外部連接部502 (在附圖5中詳細示出)，主體501內具有氣體通道503，並且外部連接部502包括進氣孔504，該進氣孔504與氣體通道503連通，其中，當外部連接部502與樣品進口部件200配合時，主體501插入到內腔體101中，從而固體進樣部件100的通道被封閉，僅有氣體進樣部件500的氣體通道503與遷移譜儀的遷移管的入口 400連通。
[0025]根據本發明的優選的實施方式，如圖2所示，其示出樣品進口部件200。樣品進口部件200包括引導凹槽201和感應光耦202，當固體樣片通過引導凹槽201進入內腔體101，感應光耦202檢測到樣品後發出觸發信號。此外，還可以在樣品進口部件上設置安裝孔203，從而通過其將樣品進口部件203與其他部件裝配在一起，本領域技術人員也可以採用其他的慣用方式將樣品進口部件與其他部件裝配在一起。另外，引導凹槽201具有較大的開口，從而使得試紙極容易插入到固體進樣口部件200中；在感應光耦202處設置散熱體，從而使感應光耦202始終工作在較低的溫度下，保障儀器性能。
[0026]如圖3-5所示，根據本發明優選的實施方式，內腔體101呈中央為圓弧、中央兩側為方形的扁平形狀。與之對應的，氣體進樣部件500的主體501呈圓柱形。從而，既可以保障固體進樣效率不受影響，又可以兼顧氣體進樣功能。
[0027]如圖6和7所示，其示出了抽氣部件600和半透膜部件700的示意圖。在優選的實施方式中，抽氣部件600包括抽氣孔601，其中，如圖1所示，抽氣部件600與固定連接部件300連接，以將未進入到遷移管的入口的樣品氣體吸走。可以理解，這裡的抽氣部件的設置和結構僅僅是舉例，本領域技術人員可以採用其他的本領域常用的技術手段實現上述將未進入到遷移管的入口的樣品氣體吸走。
[0028]根據本發明的進樣裝置，還包括半透膜，設置在遷移管的入口 400與內腔體的通道端部之間。半透膜可以設置在如圖7所示的半透膜部件700上，半透膜部件700包括抽氣孔701其與抽氣部件上的抽氣孔601相對應，還包括支架702、卡箍703等用於支撐、固定半透膜的輔助件，支架702為金屬材料，這裡採用鋁鍍鎳；卡箍703採用耐高溫、不散發氣體異物的氟橡膠(或醫用矽橡膠)構成，能耐受高溫(氟橡膠為250度)，不會粘連在金屬表面，圓環狀的外沿設計能夠將柔軟的半透膜固定在支架702上，同時確保了密封性，通過卡箍703的外平面與抽氣部件600密封，保障遷移管內部的密封；半透膜的高溫是靠進樣口及遷移管傳導獲得的。可以理解，這裡的半透膜部件的設置和結構僅僅是舉例，本領域技術人員可以採用其他的本領域常用的技術手段實現上述功能。
[0029]如圖6所示抽氣部件600的凹槽用來放置半透膜部件700，半透膜前方的氣流通過2個抽氣孔601被氣泵抽走。
[0030]此外，本發明的進樣裝置還包括上蓋800、墊板901、902、連接件903以及底板904等起支撐、連接作用的輔助件，這裡的連接件903將進樣裝置10與遷移管連接，並且，在半透膜部件與固定進樣部件、氣體進樣部件以及遷移管的入口之間設有密封裝置，實現氣密功能，由於這些部件本領域技術人員可以根據實際情況結合本領域常用的技術手段進行設計製造，並且這些部件也不屬於本發明的重點所在，因此，不一一詳述。
[0031]在進行固定樣品檢測時，需要將固體樣品氣化，因此，固體進樣部件100具有快速加熱樣品的功能，通常，內腔體的外部設置有加熱部件，如纏繞加熱絲，使內腔體101始終處於高溫狀態，或者使用雷射在內腔體101瞬間氣化樣品，在本發明優選的實施例中，採取電加熱絲，使用保溫材料包裹內腔體101，保持固體進樣部件100溫度始終為180度。
[0032]此外，在氣體通過的氣路中，金屬部件表面都經過了拋光處理或者鍍鎳等，使表面光滑，從而減少氣體被金屬吸收。
[0033]下面對使用本發明的進樣裝置對固體樣品和氣體樣品的檢測的操作進行說明:
[0034]在固體進樣模式下(取下氣體進樣部件500)，樣品試紙通過帶有引導凹槽200的樣品進口部件200後，感應光耦202檢測到固體樣品後，發出觸發信號，啟動設置於內腔體101外部的加熱部件，並且啟動離子遷移譜儀；固體樣品在內腔體101內被氣化，氣化的固體樣品通過內腔體導入離子遷移譜管的入口 400 ;在離子遷移譜儀中對樣品進行檢測。
[0035]在氣體進樣模式下(插入氣體進樣部件500)其包括步驟:將氣體待測樣品通過進氣口 504輸入到氣體進樣部件500的主體501內；氣體待測樣品通過氣體進樣部件500的氣體通道導入遷移譜儀的遷移管的入口 400 ;在離子遷移譜儀中對樣品進行檢測。由於，固體進樣部件的通道被封閉，則氣體樣品只能通過氣體進樣部件的氣體通道導入半透膜前方，然後進入到遷移管入口，並且由於氣體進樣部件500處於高溫的內腔中101中，因此其也維持在高溫。
[0036]根據本發明的優選的實施方式，包括上述的進樣裝置的離子遷移譜儀對待測樣品的檢測過程如下:
[0037]當使用固體進樣功能時，將採集試紙插入到引導凹槽201，從而進入固體進樣部件100中，樣品被快速加熱後成為樣品蒸氣，此樣品蒸氣在氣流的作用下到達半透膜塊，在半透膜前方形成高速運行、大面積的氣流團，部分樣品滲過半透膜進入到遷移管內部，在遷移管內部氣流的帶動下進入離化區，被離化後的樣品離子(實際為帶電樣品團簇，以後均稱為樣品離子)在遷移電場的作用下到達收集電極，根據離子飛行時間的不同來鑑別樣品。
[0038]當使用氣體進樣功能時，將氣體進樣部件500插入到固體進樣部件100中，固體進樣部件100的通道被封閉，只留下氣體進樣部件500的氣體通道，在高速抽氣氣流的作用下，樣品氣體通過氣體進樣部件500的通道後到達半透膜，同樣在半透膜前方形成高速運行、大面積的氣流團，滲透過半透膜的樣品進入離化區、遷移區被分析，得到物質成分信息。
[0039]雖然本總體發明構思的一些實施例已被顯示和說明，本領域普通技術人員將理解，在不背離本總體發明構思的原則和精神的情況下，可對這些實施例做出改變，本發明的範圍以權利要求和它們的等同物限定。
【權利要求】
1.一種用於離子遷移譜儀的進樣裝置，其用於將待測樣品導入到離子遷移譜儀的遷移管的入口中，所述進樣裝置包括: 固體進樣部件； 樣品進口部件； 固定連接部件； 其中，所述固體進樣部件在其內部限定有內腔體，其一端通過內腔體與樣品進口部件相連通，其另一端通過固定連接部件與離子遷移管的入口相連通；以及 氣體進樣部件，其包括主體和外部連接部件，所述主體內具有氣體通道，並且所述外部連接部件包括進氣孔，該進氣孔與所述氣體通道連通，其中，當所述外部連接部件與樣品進口部件配合時,所述主體插入到所述內腔體中，從而固體進樣部件的通道被封閉,僅有氣體進樣部件的氣體通道與遷移譜儀的遷移管的入口連通； 還包括半透膜部件，所述半透膜部件與固體進樣部件、氣體進樣部件以及遷移管的入口之間設有密封裝置。
2.根據權利要求1所述的用於離子遷移譜儀的進樣裝置，其特徵在於: 所述樣品進口部件包括引導凹槽和感應光耦，當固體樣品通過所述引導凹槽進入所述內腔體，感應光耦檢測到樣品後發出觸發信號。
3.根據權利要求1或2所述的用於離子遷移譜儀的進樣裝置，其特徵在於: 所述半透膜部件包括抽氣孔、支架、卡箍和半透膜， 其中，所述抽氣孔與抽氣部件上的抽氣孔在位置上相對應，所述卡箍具有環形外沿，利用所述卡箍的環形外沿將所述半透膜固定到所述支架上，並且所述卡箍的外表面與抽氣部件密封。
4.根據權利要求1-3任一項所述的用於離子遷移譜儀的進樣裝置，其特徵在於: 所述內腔體呈中央為圓弧、中央兩側為方形的扁平形狀。
5.根據權利要求1-4任一項所述的用於離子遷移譜儀的進樣裝置，其特徵在於，所述扁平形狀的高度範圍為1-lOmm，寬度範圍為15-50mm。
6.根據權利要求1-5任一項所述的用於離子遷移譜儀的進樣裝置，其特徵在於: 所述氣體進樣部件的主體呈圓柱形。
7.根據權利要求1-6任一項所述的用於離子遷移譜儀的進樣裝置，其特徵在於: 還包括抽氣部件，其與所述固定連接部件相連，從而形成抽氣氣流，以將未進入到遷移管的入口的樣品氣體吸走。
8.一種使用如權利要求3所述的用於離子遷移譜儀的進樣裝置導入固體待測樣品的方法，其包括步驟: 取下氣體進樣部件； 將固體樣品通過樣品進口部件的引導凹槽插入到固體進樣部件的內腔體； 感應光耦檢測到固體樣品後，發出觸發信號，啟動設置於所述內腔體外部的加熱部件，啟動離子遷移譜儀； 所述固體樣品在所述內腔體內被氣化，氣化的固體樣品通過內腔體導入離子遷移譜儀的遷移管的入口； 在離子遷移譜儀中對樣品進行檢測。
9.一種使用如權利要求1所述的用於離子遷移譜儀的進樣裝置導入氣體待測樣品的方法，其包括步驟: 插入氣體進樣部件； 將氣體待測樣品通過進氣口輸入到所述氣體進樣部件的主體內； 氣體待測樣品通過氣體進樣部件的氣體通道導入遷移譜儀的遷移管的入口； 在離子遷移譜儀中對樣品進行檢測。
10.一種離子遷移譜儀，其包括:遷移管，用於對導入到其中的待測樣品進行離化和遷移操作；以及如權利要求1所述的進樣裝置，其用於將待測樣品導入到所述遷移管的入口中 。
【文檔編號】G01N27/64GK103698387SQ201310689311
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2010年12月31日 優先權日:2010年12月31日
【發明者】張清軍, 陳志強, 曹士娉, 李元景, 趙自然, 劉以農, 鄭嚴, 毛紹基, 鄒湘, 常建平 申請人:同方威視技術股份有限公司, 清華大學