第卷年第月期大气与环境光学学报飞奋川川光电离离子迁移谱技术研究‘邵士勇李芳李海洋中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学中心中国科学院研究生院北京中国科学院大连化学物理研究所安徽合肥辽宁大连“摘要为了实现仪器的实时在线监测利用能量为的紫外光灯取代传统放射性电离源自土研发出便携快速高灵敏的光电离离子迁移谱仪紫外光灯为直流供电避免了放射性物质严格的操作规程并且实现了易制毒化学品有机物分子的软电离最近的实验结果表明在列出的得到快速有效的鉴别检测时间在几秒以内检测下限可以达到种违禁物品中种以屯可以量级其中挥发性成分的检测结果尤为撇著关键词离子迁移谱光电离离子门迁移率文献标识码微电流放大中图分类号文献编号凡,一飞飞。了‘、,‘,,‘‘一一,飞一,一一、一,,叩一,一,、,。,。‘,‘一一,,一,、一、一飞、、一,从书一、、一一一一,只“卜引言测仪器对这些过程进行监控受到人们的广泛关仁近年来环境污染趋于恶化部分地方毒品交易泛滥恐怖活动时有发生发展快速便携灵敏的检收稿日期离子迁移谱仪‘〕,,。,、‘、‘,‘,,,,。。。,入洽恰顺应了这个趋势它是在大气压或近大才创川修改日期一一荃金项目国家八六三支持前沿探索课题只一一网第期邵士勇等光电离离子迁移谱技术研究图光电离离子迁移谱原理图根据样品分子的离子在漂移管的特征分析时间来对微量气体分子进行检测的仪器‘一拼十是折合质量阶是双分子反应速率离子迁移常数是修正系数场兀是碰撞截面’‘谱仪能够准确快速地探查诸如交通工具文档行可以看出离子的迁移率与待测物分子的质续和结李及空气中含有的有机污染物毒品或炸药的细微痕迹构有关质量数和电荷数相同的分子离子如果结这也是确认可疑物品中是否含有毒品化学毒剂或构不同的话在该仪器中有可能得到分离爆炸物英国美国加拿大等西方国家均在机场技术开发的监测仪器离子迁移谱相对于质谱的优越之处收集板上接收到的离子电流为、和海关等场合装备了级如此小的电流放大后我们自主研发的光电离面向易制毒化学品和环境安全离子迁移谱仪主要本文首先介绍其工才是实用的经过微电流放大器后可以得到级的电压信号‘电脑将得到的谱图了谱图库中储存作机制然后展示其初步实验结果最后介绍基于信息对比便可得出待测物的成分技术开发的仪器的发展趋势光电离离子迁移谱仪经膜过声仁犷卜﹂二一空卜三气击一﹄闷六离洲工作机制光电离离子迁移谱仪的工作原理翼分子离值滤痕缺挥发性有机物在载气的携带下以气体方式进入电离区在电离区有机物由于紫外灯所发出光有机污染物的照射而电离当离子门开启时电离产生的离子进入一个由均匀电场构成的分离漂移区迎面而图自寸线日来并经过净化的稳定气流与样品离子的频繁碰撞使离子宏观上表现为匀速运动夕光致电离与射线电离的比较,、移动速度表示为几。,,。,月‘、刀是电场强度是迁移速率常作为传统离子源的““是放射性物质有其数这样不同迁移速率的离子在漂移区移动的速严格的操作规程所释放的刀射线平均能址高达‘’【度不同离到达收集板的时间也就不门图是光电几乎可以将所有的待测物成分击碎生成离子迁移谱仪的结构示意图迁移速率常数为万。离子的过程和离子成分都比较复杂对检测有一定的局限性有机物的灯的光能缺为川于任去二、厂,又,天兀“是荷电荷数一】乏“足以电离大部分有机物电离过程为非破坏性软电场离没有碎片离子的生成离子生成过程简单图’“是漂移气体的分子数密度展示了两者之间的比较大气与环境光学学报卷巴当巴习切压曰一钾日一】一一一毛图丙酮迁移谱图图异黄樟脑迁移谱图图一麻黄碱的两种同分异构体分子构型初步实验结果一个电子故其分子离子的结构基本没有变化前电荷的分配与中性气体的亲和力有关因此可以在样品气体中掺入一种亲和力恰低于目标成分的面提到离子的迁移率与待测物分子的质量和结构有关质量数和电荷数相同的分子离子如果结构不同的话加合物气体以减少大多数低亲和力成分的干扰这样目标成分的检测便相对容易了’。‘“将拥有不同的迁移率同一种物质会出现所示,,‘】光电离多峰麻黄碱的迁移谱图如图离子迁移谱一般用来测阳离子选用丙酮同时阳离子加合物常丙酮也是最常见的溶剂之一其品中最近的实验结果表明在列出的种违禁物迁移谱图如图种以上可以得到快速有效的鉴别这里异黄樟脑是制作的主要前身之一属于一类管制易制毒化学品不再一一展示仪器有效检测时间在几秒以内检图为光电离离子迁移测下限可以达到量级其中丙酮等强挥发性成谱仪测出的异黄樟脑迁移谱图分的检测结果尤为显著麻黄碱是制作等苯丙胺类兴奋剂的原发展趋势由于实时在线测量的需要小型化成为很多分料为严格控制的易制毒化学品它的分子结构有两种形式如图所示析仪器的发展趋势现在军方警方配备的便携弋由于反应过程为软电离即麻黄碱分子只失去离子迁移谱仪重量已经仅为几千克在已报道的定第期邵士勇等光电离离子迁移谱技术研究献中离子迁移谱漂移管可以做到长图最后从仪器小型化联用技术非均匀电场和粗其大小与一根香烟相当‘单一仪器由于离子源四个方面描述了离子迁移谱仪的发展趋势受到各方面的往往有其局限性联用技术可以扬长避短充分发挥每种仪器的优势近年来一等联用技术的发展‘为注入了新的活力参考文献要口、【」,‘‘,,,,‘一,“,,,‘,‘“,‘,,、,、,一,、、,‘盗乏日即不。川〕、、。、、【,一〔、、一‘‘一‘一、、洲、‘‘生‘,,,‘【」刀‘、。劲亡,川【」,、,‘,、,‘犷‘,八铲七协人八一”钊一、一《一一、、一,、、一、一,〔【,云图麻黄碱迁移谱图」一。、、‘,飞,、〔‘卜‘,,‘拭,、一。,、‘一,片【,卜亡月云,,,八栩‘‘,‘,,户亡几、、〔、,‘。‘、、传统离子迁移谱仪尽管浓度检测下限已经很【几川‘,一一一一低达到量级但由于受到工作机制的,。。,‘,‘,,,,,‘,‘亡,,其离子利用率不足电场有规律变化的非均匀【」电场可以大大提高离子利用率因此非均匀电场离』、自。‘。,“‘‘,,,子迁移谱的研究日益引起人们的关注’“一’”离子。。、一。一,一只一一、一、一、源研究趋向于多样化离子迁移谱仪的常规电离源〕扮亡。,,,‘‘,、‘峨是““亡节能易于使小型化但作为放、。,‘〔,‘‘如前所述其使用运输加工以及处【」射性元素东一一一理等都有严格的操作规程这无疑是对的一个蚤一。。生一,“一一很大的为此出现了一些其他类型的电离方、式如本文所阐述的光致电离‘”一’】尖端放电电示离电喷雾电离激光电离等电离源【」、。,、的多样化不仅改变了离子产生机制同时拓展了一一一一一一离子迁移谱仪的研究领域和实用范围一‘川。、‘。,,亡万叭,,,,‘,,。、〔一叹结论,、,,,,、”‘一本文介绍了光电离离子迁移谱仪的工作机‘,。飞,,,制离子源的改变使其电离过程和应用领域发生相应的改变丙酮常用作阳离子加合物异黄樟脑和幽万妙,亡‘,,,,麻黄碱是在列违禁物品本文展示了它们的迁移谱。亡钾【阅大气与环境光学学报〔卷卷,,【」【」一、。。一。知,‘【,卜亡、亡揣户亡、、了‘亡厂。仁【一,只。,、【」甲‘一下一。亡【【」‘‘。,,二、,、、,、【〔,,【幽【用既、」,一,‘‘,【,八峨,、一一幽【万,」幽。,,丁、」,亡,。,,卜【,,万。。、,亡。、‘,,,、《【。。,,。亡亡职〕,、二一。【【」‘【,。,作者简介邵士勇男中科院安徽光学精密机械研究所博士研究生主要从事大气气溶胶光学特性的研究卜
