离子迁移谱仪的工作原理
离子迁移谱仪IMS采用的是目前较成熟的物理方法中的离子迁移谱(IMS)技术。IMS技术是从20世纪60年代作为一种常压下检测痕量气态化学物质而发展起来的一门新的检测技术。离子迁移谱技术的核心部件是漂移管,基本原理是:首先被检测的样品蒸汽或微粒气化后经过一层半渗透膜滤除其中的烟雾、无机分子和水分子等杂质,然后被载气携带进入漂移管的反应区,如图1所示。在反应区内,样品气首先被63Ni放射源发射的射线电离,形成产物离子,在反应区电场的作用下,产物离子移向离子门。控制离子门的开关脉冲,形成周期性进入漂移区的离子脉冲。在漂移电场的作用下,产物离子沿轴向向收集电极漂移。离子的迁移率依赖于其质量、尺寸和所带电荷。不同物质生成的产物离子在同一电场下的迁移率不同,因此通过整个漂移区长度所用的漂移时间也不同。在已知漂移区长度和漂移区内电场条件下,测量出离子通过漂移区到达收集电极所用的时间,就可以计算出离子的迁移率(迁移率的定义是指在单位电场强度作用下离子的漂移速度),从而可以辨识被检测物种类;通过测量离子峰的面积,就可以估算出被检测物的浓度;通过改变反应区和漂移区电场方向,IMS漂移管可以同时监测正负离子。因此,可以同时监测多种化学物质。
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