專利名稱：檢測器設(shè)備和預(yù)濃縮器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有為針孔或毛細通道形式的進口的檢測器設(shè)備，分析物質(zhì) 被允許通過所述針孔或毛細通道進入到所述檢測器的內(nèi)部以及被提供到預(yù) 濃縮器。
背景技術(shù)：
離子遷移率譜儀或IMS(離子遷移率譜)設(shè)備經(jīng)常被用于檢測諸如炸藥、 毒品、糜爛性和神經(jīng)性藥劑等物質(zhì)。IMS設(shè)備一般包括檢測器單元，包含可 疑物質(zhì)或分析物的空氣樣本被以氣體或蒸汽的形式連續(xù)地提供到所述檢測 器單元。所述單元在大氣壓或接近大氣壓的條件下運行并且包含電極，對電 極加上電壓可以沿所述單元產(chǎn)生電壓梯度?？諝鈽颖局械姆肿佣家驯浑婋x (例如通過放射源、UV源或電暈放電等方式來實現(xiàn))，并由在一端的靜電式 門(gate)將其提供到所述單元中的漂移區(qū)域。電離的分子以和離子的遷移 率相關(guān)的速度漂移到所述單元的另一端。通過對沿所述單元的飛行時間進行 測量，能夠?qū)λ鲭x子進行鑒別。當樣本分析物在樣本氣體中只具有很小的 濃度時，會存在相對較低的信噪比，這使得可靠地檢測很難得以實現(xiàn)。在已 知的技術(shù)中，可以在進口處使用預(yù)濃縮器，以得到一團(abolusof)具有更 高濃度的分析物的樣本。所述預(yù)濃縮器包含吸附材料，其中被提供到預(yù)濃縮 器的氣體中的分析物質(zhì)在吸附階段被束縛到所述吸附材料。所述預(yù)濃縮器隨 后被加熱，以將所吸附的分析物質(zhì)釋放，形成一團具有更高濃度的分析物質(zhì) 的氣體。其它形式的檢測器也使用預(yù)濃縮器
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供可選擇的檢測器設(shè)備和預(yù)濃縮器。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種上述類型的檢測器設(shè)備，其特征在 于，針孔或毛細通道的表面的至少一部分是由吸附材料制成的，其中所述分 析物質(zhì)通過所述針孔或毛細通道流動，并且所述檢測器被配置成使所述吸附 材料根據(jù)需要對所吸附的物質(zhì)進行釋放。
所述吸附材料可以是所述針孔或毛細通道的表面上的涂層。所述吸附材 料可以包括聚二甲基硅氧烷。所述設(shè)備優(yōu)選地包括加熱器，通過該加熱器可
以使所述吸附材料釋放所吸附的物質(zhì)。所述設(shè)備可以是IMS設(shè)備，所述針孔 或毛細通道通往被配置成對被允許進入的分析物分子進行電離的反應(yīng)區(qū)域， 并且所述反應(yīng)區(qū)域被配置成將被電離的分子提供到漂移區(qū)域以進行檢測。所 述設(shè)備可以包括多個進口，其中每一個進口都具有針孔或毛細通道，所述針 孔或毛細通道的表面至少有一部分是由吸附材料制成的。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于檢測器設(shè)備的預(yù)濃縮器，所述 預(yù)濃縮器被配置成吸附分析物質(zhì)并根據(jù)需要釋放所吸附的物質(zhì)，其特征在 于，所述預(yù)濃縮器具有提供針孔或毛細通道的吸附表面，并且所述預(yù)濃縮器 被配置成提供到所述檢測器設(shè)備的進口 。
所述吸附表面優(yōu)選地由聚二甲基硅氧垸制成。


下面將以示例的方式結(jié)合附圖對包括預(yù)濃縮器進口的IMS檢測器設(shè)備 進行描述，其中-
圖1示出了示意性的IMS設(shè)備；以及 圖2示出了對圖1的IMS設(shè)備的修改。
具體實施方式
首先參見圖1，所述設(shè)備采用具有一般管狀外殼1的離子遷移率譜儀
(IMS)的形式，所述管狀外殼1帶有在其右手端的漂移或分析區(qū)域2以及 在其相對的左手端的反應(yīng)或電離區(qū)域3。
所述外殼1的左手端的進口 4與反應(yīng)區(qū)域3的內(nèi)部連通，由此感興趣的 分子能夠從外部進入到反應(yīng)區(qū)域中。隨后將對進口 4進行詳細的描述。
所述反應(yīng)區(qū)域3包含若干用于對分析物質(zhì)的分子進行電離的裝置，諸如 高電勢的電暈放電點10。反應(yīng)區(qū)域3和漂移區(qū)域2都處于大氣壓或只是稍低 于大氣壓。反應(yīng)區(qū)域3和漂移區(qū)域2通過可選的常規(guī)靜電閘板(shutter)(例 如B 尼爾森門11)而彼此分離，其中所述門11對流入漂移區(qū)域的離子流 進行控制。漂移區(qū)域2具有一系列的電極對12，所述電極對12分布在相對 的兩側(cè)，并沿所述區(qū)域的長度方向彼此分離。電壓源13對每個電極對12施 加電壓，所施加的電壓沿漂移區(qū)域2的長度方向向右側(cè)逐漸增加，由此經(jīng)過 門11的離子將經(jīng)歷電壓梯度，該電壓梯度使這些離子沿漂移區(qū)域的長度方 向移動。集電極(collector)平板14安裝在所述漂移區(qū)域2的遠端(右手端)， 負責(zé)對通過所述漂移區(qū)域的離子進行收集。當離子與集電極平板14發(fā)生碰 撞時，每個離子所產(chǎn)生的電荷都會向處理器單元15產(chǎn)生電信號。所述處理 器單元15對所述信號進行分析，以得到所檢測到的不同離子的遷移率的譜 表示，并將這些結(jié)果提供給顯示器或其它應(yīng)用裝置16。
氣流系統(tǒng)20沿外殼1的內(nèi)部產(chǎn)生與離子流方向相反的清潔干燥空氣流。 所述氣流系統(tǒng)20包括在其進口和出口處分別具有分子篩過濾器22和23的 泵21。進口過濾器22連接到進口管24，進口管24與外殼1在反應(yīng)區(qū)域3 的左手端(進口端)連通。出口過濾器23連接到出口管25，出口管25與外 殼1在漂移區(qū)域2的右手端(下游端)連通。泵21運行，以從反應(yīng)區(qū)域3 中抽取氣體，由此使氣體在從漂移區(qū)域2的右手端流回到外殼1中之前流經(jīng) 第一過濾器22、泵21和第二過濾器23。與擴音器相類似的壓強脈沖器8可以US 6073498中所描述的方式連接到外殼1的內(nèi)部，以便將分析物質(zhì)經(jīng)由 進口 4抽取到外殼中。到目前為止所描述的設(shè)備是常規(guī)的。
進口 4與常規(guī)進口的區(qū)別在于，進口 4由帶有軸向孔或通道41的毛細 管40提供，所述軸向孔或通道41具有由將吸附感興趣的分析物質(zhì)的材料制 成的涂層42。 一般地，所述孔41的直徑約為0.5毫米(未示出數(shù)值)，并且 所述涂層42的材料可以是聚二甲基硅氧垸。因此，吸附材料42形成了所有 樣本進口氣體流入反應(yīng)區(qū)域3中所面對的表面。然而，所述吸附表面由涂層 來提供是非本質(zhì)的，這是因為其也可以是進口內(nèi)的管或筒。可替換地，進口 可以完全地由所述吸附材料制成。進口 4還包括連接到處理器單元15的加 熱器43，可通過所述加熱器43而將吸附材料42的溫度按需要任意地升高。
實際操作中，檢測器設(shè)備起初進入吸附階段，在吸附階段中不對進口4 進行加熱，因此大多數(shù)感興趣的分析物質(zhì)被所述材料42吸附。在一定時間 之后，所述設(shè)備開始釋放階段，在該釋放階段期間處理器單元15對所述加 熱器43施加電壓，以增加所述吸附材料42的溫度并使得所吸附的分析物質(zhì) 以一團或集中迸發(fā)(concentrated burst)的形式被帶入到反應(yīng)區(qū)域3中。分 析物質(zhì)的該瞬時高濃度狀態(tài)產(chǎn)生了大量的分析物離子并以增加的信噪比來 得到譜。
將預(yù)濃縮器材料置于進口本身中，使得進口氣體能夠與所述吸附材料充 分地接觸。這將帶來高效的吸附。它還使得吸附物質(zhì)塊最小化，以實現(xiàn)快速 的熱循環(huán)和更少的能量消耗，這對使用電池的裝置來講是非常重要的。
如果單個進口不能使足夠的分析物質(zhì)流入到檢測器中，還可按圖2中所 示的方式使用多于一個進口。在這種配置中，兩個進口 104和204被并排地 安裝，以形成到所述反應(yīng)區(qū)域的并聯(lián)進入路徑。圖2中示出的設(shè)備的其它方 面與圖1中所示的相同。
本發(fā)明特別地在IMS設(shè)備中使用，但同樣可應(yīng)用于其它形式的檢測器。
權(quán)利要求
1.一種具有為針孔或毛細通道(41，241)形式的進口(4，104，204)的檢測器設(shè)備，分析物質(zhì)被允許通過所述針孔或毛細通道(41，241)進入到所述檢測器(1)的內(nèi)部，其特征在于，所述針孔或毛細通道(41，241)的表面的至少一部分是由吸附材料(42，242)制成的，其中所述分析物質(zhì)通過所述針孔或毛細通道流動，并且所述檢測器被配置成使所述吸附材料(42，242)根據(jù)需要對所吸附的物質(zhì)進行釋放。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測器設(shè)備，其特征在于，所述吸附材料是 所述針孔或毛細通道(41， 241)的表面上的涂層(42， 242)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的檢測器設(shè)備，其特征在于，所述吸附材 料(42， 242)包括聚二甲基硅氧烷。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的檢測器設(shè)備，其特征在 于，所述設(shè)備包括加熱器(43)，通過該加熱器(43)使所述吸附材料(42， 242)釋放所吸附的物質(zhì)。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的檢測器設(shè)備，其特征在 于，所述設(shè)備是IMS設(shè)備，所述針孔或毛細通道(41， 241)通往被配置成 對被允許進入的分析物分子進行電離的反應(yīng)區(qū)域(3)，并且所述反應(yīng)區(qū)域(3) 被配置成將被電離的分子提供到漂移區(qū)域(2)以進行檢測。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的檢測器設(shè)備，其特征在 于，所述設(shè)備包括多個進口 ( 104和204)，并且每一個進口都具有針孔或毛 細通道(41， 241)，所述針孔或毛細通道(41， 241)的表面的至少一部分是由吸附材料(42， 242)制成的。
7. —種用于檢測器設(shè)備的預(yù)濃縮器，所述預(yù)濃縮器被配置成吸附分析 物質(zhì)并根據(jù)需要釋放所吸附的物質(zhì)，其特征在于，所述預(yù)濃縮器具有提供針 孔或毛細通道(41， 241)的吸附表面(42， 242)，并且所述預(yù)濃縮器被配 置成為所述檢測器設(shè)備(1)提供進口 (4， 104， 204)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的預(yù)濃縮器，其特征在于，所述吸附表面(42， 242)由聚二甲基硅氧烷制成。
全文摘要
IMS檢測器具有帶有涂層(42，242)的針孔或毛細進口(4，104，204)，所述涂層(42，242)由諸如聚二甲基硅氧烷的材料制成，其中所述材料對感興趣的分析材料具有吸附性。分析物被吸附到材料(42，242)中，直到加熱器(43)被施加電壓，由此加熱所述材料并釋放所吸附的分析物質(zhì)以進行檢測。
文檔編號G01N1/40GK101583868SQ200780046646
公開日2009年11月18日 申請日期2007年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
發(fā)明者S·J·泰勒 申請人:史密斯探測-沃特福特有限公司