專利名稱：高靈敏度爆炸物、毒品檢測(cè)用微型質(zhì)譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種微型質(zhì)譜儀，確切地說是一種高靈敏度爆炸物、毒品檢測(cè)用微型質(zhì)譜儀。
背景技術(shù)：
離子遷移質(zhì)譜具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)。不需要真空系統(tǒng)，可直接在大氣壓下測(cè)量，整個(gè)系統(tǒng)耗電量小，可用電池供電連續(xù)工作。(2)測(cè)量靈敏度高。(3)響應(yīng)時(shí)間快。(4)檢查種類多，目前可檢測(cè)的化合物有爆炸品(C4RDX，PETN，HMX，TNT，Semtex)，約75種毒品和麻醉劑、化學(xué)毒劑。由于其具有以上優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)外已經(jīng)廣泛使用。但由于現(xiàn)有的微型質(zhì)譜儀進(jìn)樣口較大，待測(cè)粒子進(jìn)入進(jìn)樣口的速度較慢，則較小的粒子會(huì)隨氣體直接進(jìn)入電離室而不能被汽化，因此不能被電離；只有較大的粒子才能撞擊到加熱器上被汽化后進(jìn)入電離室被電離，因此降低了儀器的靈敏度；另一個(gè)缺點(diǎn)是，質(zhì)譜的排氣口用一個(gè)抽氣泵把電離室流出的干凈(待測(cè)物濃度很低)氣體排出，另一端用一個(gè)抽氣泵從大氣抽入氣體，經(jīng)過過濾、干燥后進(jìn)入漂移區(qū)。因此使儀器大而重，耗電量也大。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是給人們提供一種靈敏度高，分辨率高，體積小且重量輕的爆炸物、毒品檢測(cè)用微型質(zhì)譜儀。
本實(shí)用新型左側(cè)有一進(jìn)樣口，腔體內(nèi)左邊設(shè)有高壓柵網(wǎng)、電離室，右邊為漂移區(qū)，漂移區(qū)右邊置有一探測(cè)器，電離室與漂移區(qū)間有一離子門，電離室右側(cè)有一排氣口，其上裝有流量控制器，抽氣泵由三通與流量控制器連接，漂移區(qū)內(nèi)置有不銹鋼環(huán)電極和帶柵網(wǎng)的環(huán)電極。
另外，錐形進(jìn)樣口下部有一噴嘴，其直徑為1~2mm，噴嘴下方置一固定于支架上的加熱板，與噴嘴距離為2~3mm。離子門為交錯(cuò)平行的不銹鋼絲，靠近電離室一側(cè)為一排接地平行不銹鋼柱。
根據(jù)空氣動(dòng)理學(xué)設(shè)計(jì)其采樣汽化室。一個(gè)具有初始速度v0的粒子入射到靜止空氣中時(shí)，其初始速度v0將迅速減少到0而不再在v0的方向繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)。在從初始速度v0下降為0這段時(shí)間內(nèi)，它能保持在v0方向運(yùn)行的距離用下式表示st＝v0τst稱為粒子的截止距離。其物理意義是，一個(gè)受到外力作用而具有了初始速度v0的粒子，當(dāng)這個(gè)外來突然終止后，它能在v0方向繼續(xù)運(yùn)行的最大距離。τ是粒子的弛豫時(shí)間(s)，根據(jù)粒子直徑不同而不同，粒子直徑越大，τ越大。
使用本實(shí)用新型，當(dāng)大氣中的爆炸物、毒品等微小顆粒隨空氣被抽入噴嘴，就使粒子的初始速度V0增加，從而增加了粒子的截止距離；雙通過減小加熱板與噴嘴的距離；使得粒子在沒到達(dá)其截止距離之前就碰撞到固定在支架上的加熱板上被汽化。汽化產(chǎn)生的分子隨空氣被抽到電離室。通過放射性環(huán)放射出的粒子電離，再通過離子一分子反應(yīng)產(chǎn)生大量離子。當(dāng)離子門接高壓的不銹鋼柱電平降低至V0(接地)時(shí)，離子通過離子門到達(dá)漂移區(qū)。由于離子門對(duì)離子進(jìn)入漂移區(qū)之前速度影響較小，離子初始速度基本相同，離子門不會(huì)造成相同離子到達(dá)探測(cè)器的時(shí)間差，因此提高了質(zhì)量分辨率。當(dāng)離子門關(guān)閉時(shí)，垂直通過它的離子發(fā)生散射，從而不能到達(dá)探測(cè)器。在漂移區(qū)中通過一組不銹鋼環(huán)電極和帶柵網(wǎng)的環(huán)電極之間的相等電勢(shì)差產(chǎn)生均勻電場(chǎng)E，使離子在空氣中受電場(chǎng)力的作用以一定的速度V漂移，其中V為V＝KE，E是電場(chǎng)強(qiáng)度，K是約化的遷移速率常數(shù)。在低場(chǎng)強(qiáng)下，離子的遷移速率常數(shù)K是分子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的常數(shù)，與電場(chǎng)強(qiáng)度無關(guān)。這樣不同遷移速率的離子在漂移區(qū)移動(dòng)的速度不同，它們到達(dá)探測(cè)器的時(shí)間不同。測(cè)量確定時(shí)間到達(dá)的強(qiáng)度的大小可定量測(cè)量其含量。該儀器中探測(cè)器為電極板，離子撞擊在上面產(chǎn)生微電流，再用流電放大器得到其質(zhì)譜圖。另外，排氣口的抽氣泵由三通與流量控制器相連，使電離室流出的部分氣體返回到漂移區(qū)，由于該氣體在加熱板被加熱汽化，在電離室被電離，因此其含待測(cè)物濃度非常低，可直接用作漂移區(qū)的氣體使用。
本實(shí)用新型的效果本實(shí)用新型用于檢測(cè)爆炸物、毒品不僅靈敏度高，分辨率高，而且設(shè)計(jì)合理，體積小且重量輕。該儀器對(duì)于爆炸物和毒品的檢測(cè)可低于1納克(10-9g)，測(cè)量時(shí)間小于10s。其體積小于20mm×￠6mm，重量小于2kg。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1參見圖1，本實(shí)用新型左側(cè)有一呈錐形的進(jìn)樣口1，其下部有一噴嘴2，其直徑為1~2mm。噴嘴下方置一固定于支架3上的加熱板4，與噴嘴距離為2~3mm。該質(zhì)譜腔體內(nèi)左邊設(shè)有高壓柵網(wǎng)5、電離室6，右邊為漂移區(qū)7，漂移區(qū)右邊置有一探測(cè)器8。電離室與漂移區(qū)間有一離子門9，電離室6為由陶瓷環(huán)10包裹著Ni63的放射性環(huán)11。電離室右側(cè)有一排氣口12，其上裝有3.6L/min的微型抽氣泵13，漂移區(qū)右側(cè)有一進(jìn)氣口14，其上裝有流量控制器15，控制流速保持在1.8L/min。抽氣泵由三通與流量控制器連接。漂移區(qū)內(nèi)置有不銹鋼環(huán)電極16和帶柵網(wǎng)的環(huán)電極17。離子門9為交錯(cuò)平行的不銹鋼絲，靠近電離室一側(cè)為一排接地平行不銹鋼柱。
權(quán)利要求1.一種高靈敏度爆炸物、毒品檢測(cè)用微型質(zhì)譜儀，其特征在于左側(cè)有一進(jìn)樣口，腔體內(nèi)左邊設(shè)有高壓柵網(wǎng)、電離室，右邊為漂移區(qū)，漂移區(qū)右邊置有一探測(cè)器，電離室與漂移區(qū)間有一離子門，電離室右側(cè)有一排氣口，其上裝有流量控制器，抽氣泵由三通與流量控制器連接，漂移區(qū)內(nèi)置有不銹鋼環(huán)電極和帶柵網(wǎng)的環(huán)電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度爆炸物、毒品檢測(cè)用微型質(zhì)譜儀，其特征在于錐形進(jìn)樣口下部有一噴嘴，其直徑為1~2mm，噴嘴下方置一固定于支架上的加熱板，與噴嘴距離為2~3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度爆炸物、毒品檢測(cè)用微型質(zhì)譜儀，其特征在于電離室為由陶瓷環(huán)包裹著Ni63的放射性環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度爆炸物、毒品檢測(cè)用微型質(zhì)譜儀，其特征在于離子門為交錯(cuò)平行的不銹鋼絲，靠近電離室一側(cè)為一排接地平行不銹鋼柱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高靈敏度爆炸物、毒品檢測(cè)用微型質(zhì)譜儀，其特征在于微型采樣泵采用抽速為抽速為1-18L/分鐘連續(xù)可調(diào)微型采樣泵。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高靈敏度爆炸物、毒品檢測(cè)用微型質(zhì)譜儀，其特征在于左側(cè)有一進(jìn)樣口，腔體內(nèi)左邊設(shè)有高壓柵網(wǎng)、電離室，右邊為漂移區(qū)，漂移區(qū)右邊置有一探測(cè)器，電離室與漂移區(qū)間有一離子門，電離室右側(cè)有一排氣口，其上裝有流量控制器，抽氣泵由三通與流量控制器連接，漂移區(qū)內(nèi)置有不銹鋼環(huán)電極和帶柵網(wǎng)的環(huán)電極。本實(shí)用新型不僅靈敏度高，分辨率高，而且設(shè)計(jì)合理，體積小且重量輕。該儀器對(duì)于爆炸物和毒品的檢測(cè)可低于1納克(10
文檔編號(hào)G01N30/72GK2622705SQ0322204
公開日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2003年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月20日
發(fā)明者李海洋, 闞瑞峰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所