一种小型光离子化检测仪及其检测方法技术

本发明专利技术涉及一种小型光离子化检测仪及其检测方法。检测仪包括真空紫外灯和安装在真空紫外灯右侧的检测腔。所述检测腔包括左端开口的绝缘支撑腔体以及从左向右依次设置在绝缘支撑腔体上的至少一个牵引电极环、振荡电极一、振荡电极二和收集电极板；所述收集电极板连接有电流放大器，所述电流放大器连接有控制器；所述绝缘支撑腔体的左端开口为紫外光入射口，收集电极板安装在绝缘支撑腔体的右端；所述绝缘支撑腔体的周壁上开设有气体入口和气体出口。本发明专利技术能够解决现有技术中存在的不足，实现待测物的定性判断，提高光电离检测技术定量检测的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种小型光离子化检测仪及其检测方法
本专利技术涉及现场分析检测仪器
，具体涉及一种小型光离子化检测仪及其检测方法。
技术介绍
现有的光离子化探测器，可以实现对VOCs等泄漏/环境污染物(待测物)的高灵敏探测，但由于该光离子化探测器会将小于其光源电离能的成分电离，因此，现有的光离子化探测器只可以实现电离能低于光源发射光子能量的物质总量的探测，无法实现待测物的定性判断。同时，由于不同成分的电离效率不同，当待测物成分比例不同时，同样的光离子化探测器检测数值代表的浓度并不相同。因此，现有的光离子化探测器既不能实现成分的定性分析，同时在定量方面也存在着一定的不足。另外，也有将光离子化技术与其他检测技术结合以实现定性、定量分析的尝试，但这主要局限于采用大型设备的实验室检测，而且这些应用方式只是将光离子化技术作为复杂分析系统的一部分，无法发挥其小型化、快速现场应用等特征。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种小型光离子化检测仪及其检测方法，该检测仪及其检测方法能够解决现有技术中存在的不足，实现待测物的定性判断，提高光电离检测技术定量检测的准确度。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种小型光离子化检测仪，包括真空紫外灯和安装在真空紫外灯右侧的检测腔；所述检测腔包括绝缘支撑腔体以及从左向右依次设置在绝缘支撑腔体上的至少一个牵引电极环、振荡电极组和收集电极板；所述振荡电极组包括振荡电极一和振荡电极二；所述收集电极板连接有电流放大器，所述电流放大器连接有控制器；所述绝缘支撑腔体的左端开设有紫外光入射口；所述绝缘支撑腔体的周壁上开设有气体入口和气体出口。进一步的，所述振荡电极一和振荡电极二是一对叉指状电极或者是一对相互平行的多孔电极。进一步的，还包括直流高压电源、若干分压电阻和振荡电压源；各个牵引电极环、振荡电极一分别经不同数量的分压电阻接直流高压电源，所述振荡电极二接振荡电压源；各个牵引电极环、振荡电极一以及收集电极板上的电势递增或递减，构成电势梯度。进一步的，所述绝缘支撑腔体的材料为石英玻璃、陶瓷、peek(聚醚醚酮)材料中的任意一种。进一步的，当振荡电极一和振荡电极二是一对叉指状电极时，振荡电极一和振荡电极二的结构相同，均包括纵向设置的连接部以及垂直设置在连接部内侧的若干相互平行的电极部；所述电极部的一端与连接部相连，另一端与绝缘支撑腔体锚定，确保电极平直；振荡电极一和振荡电极二均采用小于0.5mm的金属丝制成；振荡电极一和振荡电极二的各个电极部相互交错设置且相互平行，二者相邻的电极部之间的间距小于1mm。进一步的，当振荡电极一和振荡电极二是一对相互平行的多孔电极时，二者的结构相同，均包括电极板和开设在电极板上的若干通孔；振荡电极一和振荡电极二的电极板相互平行，且两个电极板之间的间距为0.1～2mm，通孔的孔径为0.5～3mm。进一步的，所述控制器的输出端分别与直流高压电源、振荡电压源的输入端相连；所述控制器还连接有输入模块、显示模块和供电电源。本专利技术还涉及一种上述光离子化检测仪的检测方法，该方法包括以下步骤：(1)含有待测物质的载气由气体入口进入到检测腔中。(2)真空紫外灯发出的紫外光照射到进入到检测腔中的含有待测物质的载气上，在紫外光的照射下，待测物质发生电离产生离子。(3)经串联在直流高压电源与大地之间的各分压电阻分压，牵引电极环、振荡电极组和收集电极板上的电势形成电势梯度，从而使待测物质电离产生的离子由牵引电极环向收集电极板运动。采用振荡电极一和振荡电极二施加稳定直流电压的方式，使振荡电极一或振荡电极二与牵引电极环和收集电极板上的电势形成电势梯度，在离子传输路径上形成匀强电场或近似匀强电场，从而获得无振荡衰减条件下离子信号强度。(4)通过振荡电压源给振荡电极二施加上振荡电压，在两个振荡电极之间形成振荡电场，当待测物质电离产生的离子经过振荡电极组时，在振荡电场的作用下，离子产生与振荡电场频率相同的振荡运动，发生信号强度衰减。(5)待测物质电离产生的离子经振荡衰减后，部分离子通过振荡电极组，运动到收集电极板上，电流放大器采集收集电极板上的离子信号，并发送给控制器。(6)对振荡电压源的振荡电压幅值和振荡周期进行调整，控制器通过检测不同振荡电压幅值和振荡周期下的待测物质电离产生的离子在振荡电场下的运动规律，对待测物质进行定性检测。进一步的，步骤(6)中所述的“控制器通过检测不同振荡电压幅值和振荡周期下的待测物质电离产生的离子在振荡电场下的运动规律，对待测物质进行定性检测”，具体包括以下步骤：采用逐步增加振荡电压源的振荡电压幅值或在特定的振荡电压幅值时降低振荡频率的方式，对通过振荡电极组的离子信号进行衰减，从而获得待测物的检测信号随振荡电场频率、幅值的变化衰减情况特征。进而，通过离子信号强度与振荡电压幅值、频率关系指纹特征比对分析待测物质，或者通过离子信号随振荡电压衰减规律计算离子迁移率信息，实现物质识别，或者是在待测物特性未知及成分较为复杂或离子信号随振荡电压衰减规律特征不明确的情况下，通过机器学习方法强化物质成分的识别能力，实现对待测物的定性检测。由以上技术方案可知，本专利技术将真空紫外灯、牵引电极环、振荡电极组和收集电极板集成为一体，获得待测物的检测信号随振荡电场频率、幅值的变化衰减情况特征，采用指纹对比识别、迁移率计算、模式识别等方法对待测物进行定性分析。本专利技术能够解决现有的光离子化探测器无法实现离子特性识别的问题，实现待测物的定性判断，有效提高光电离检测技术在VOCs等危害毒险品现场的快速检测能力和定量检测的准确度。附图说明图1是本专利技术中的检测仪的原理框图；图2是本专利技术中检测仪的结构示意图；图3是振荡电极组为一对叉指状的振荡电极时的结构示意图；图4是振荡电极组为一对相互平行的多孔电极时的结构示意图；图5是振荡电压幅值与离子信号强度的关系曲线图；图6是振荡电压周期与离子信号强度的关系曲线图。其中：1、真空紫外灯，2、玻璃窗，3、载气，4、绝缘支撑腔体，5a、牵引电极环一，5b、牵引电极环二，6a、振荡电极一，6b、振荡电极二，7、收集电极板，8、电流放大器，9、直流高压电源，10、振荡电压源，11a、分压电阻一，11b、分压电阻二，11c、分压电阻三，11d、分压电阻四，12、气泵，13、控制器，14、输入模块，15、显示模块，16、供电电源。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明：如图1-图2所示的一种小型光离子化检测仪，包括真空紫外灯1和安装在真空紫外灯1右侧的检测腔。检测腔安装在真空紫外灯1的玻璃窗2上。所述检测腔包括绝缘支撑腔体4以及从左向右依次设置在绝缘支撑腔体4上的至少一个牵引电极环、振荡电极一、振荡电极二和收集电极板；所述收集电极板连接有电流放大器，所述电流放大器连接有控制器；所述绝缘支撑腔体的左端开设有紫外光入射口；所述绝缘支撑腔体的周壁上开设有气体入口和气体出口。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型光离子化检测仪，其特征在于：包括真空紫外灯和安装在真空紫外灯右侧的检测腔；所述检测腔包括绝缘支撑腔体以及从左向右依次设置在绝缘支撑腔体上的至少一个牵引电极环、振荡电极组和收集电极板；所述振荡电极组包括振荡电极一和振荡电极二；所述收集电极板连接有电流放大器，所述电流放大器连接有控制器；所述绝缘支撑腔体的左端开设有紫外光入射口；所述绝缘支撑腔体的周壁上开设有气体入口和气体出口。/n

【技术特征摘要】
1.一种小型光离子化检测仪，其特征在于：包括真空紫外灯和安装在真空紫外灯右侧的检测腔；所述检测腔包括绝缘支撑腔体以及从左向右依次设置在绝缘支撑腔体上的至少一个牵引电极环、振荡电极组和收集电极板；所述振荡电极组包括振荡电极一和振荡电极二；所述收集电极板连接有电流放大器，所述电流放大器连接有控制器；所述绝缘支撑腔体的左端开设有紫外光入射口；所述绝缘支撑腔体的周壁上开设有气体入口和气体出口。


2.根据权利要求1所述的一种小型光离子化检测仪，其特征在于：所述振荡电极一和振荡电极二是一对叉指状电极或者是一对相互平行的多孔电极。


3.根据权利要求2所述的一种小型光离子化检测仪，其特征在于：还包括直流高压电源、若干分压电阻和振荡电压源；各个牵引电极环、振荡电极一分别经不同数量的分压电阻接直流高压电源，所述振荡电极二接振荡电压源；各个牵引电极环、振荡电极一以及收集电极板上的电势递增或递减，构成电势梯度。


4.根据权利要求1所述的一种小型光离子化检测仪，其特征在于：所述绝缘支撑腔体的材料为石英玻璃、陶瓷、peek材料中的任意一种。


5.根据权利要求2所述的一种小型光离子化检测仪，其特征在于：当振荡电极一和振荡电极二是一对叉指状电极时，振荡电极一和振荡电极二的结构相同，均包括纵向设置的连接部以及垂直设置在连接部内侧的若干相互平行的电极部；所述电极部的一端与连接部相连，另一端与绝缘支撑腔体锚定；振荡电极一和振荡电极二均采用小于0.5mm的金属丝制成；振荡电极一和振荡电极二的各个电极部相互交错设置且相互平行，二者相邻的电极部之间的间距小于1mm。


6.根据权利要求2所述的一种小型光离子化检测仪，其特征在于：当振荡电极一和振荡电极二是一对相互平行的多孔电极时，二者的结构相同，均包括电极板和开设在电极板上的若干通孔；振荡电极一和振荡电极二的电极板相互平行，且两个电极板之间的间距为0.1～2mm，通孔的孔径为0.5～3mm。


7.根据权利要求3所述的一种小型光离子化检测仪，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘友江，陈池来，马贺，李珂，李山，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34