[发明专利]涡旋集气介质阻挡空气放电离子源及环境逸散物检测方法

说明书

本发明公开了一种涡旋集气介质阻挡空气放电离子源及检测环境逸散物的方法，由涡旋集气进样模块以及空气介质阻挡放电电离源组成。涡旋集气模块包括涡旋集气口，气泵，气路接口，电源模块组成；空气介质阻挡放电技术，结构包括便捷电源、高频交流模块、电极、电介质。该离子源同时具有富集和电离的作用，装置小巧，结构可靠，适用于环境逸散物及大气污染现场在线检测的场景，电介质层的存在限制了放电电流，避免形成电弧，具有较好的安全性。其中，由于空气中丰富的氮氧背景，该装置在针对爆炸物的检测上表现出独特的优势，其产物会与初级硝基离子加和，形成加硝基的目标物负离子，从而提高测试目标的灵敏度，做到高灵敏度时实检测。

技术领域

本发明涉及常压离子源领域，具体涉及一种涡旋集气介质阻挡空气放电离子源及环境逸散物检测方法。

背景技术

离子源是一种化学电离手段，常用于质谱分析的第一部分，传统的离子源包括电子轰击离子源(EI)，电喷雾离子源(ESI)等，常压离子源是近年来发展迅速的新型电离技术，包括大气压化学电离源(APCI)，纸喷雾离子源(PSI)，低温等离子体离子源(LTP)等，这类离子源在实际运用场景中常常包含复杂的气路系统，载气，蠕动泵等配套的进样模块，因此常常局限于实验室场景的运用，无法有效适配便携式质谱进行工业生产区间等场景下大气成分的在线直接检测，因此，实现现场环境的高灵敏度便携式离子源是亟待解决的工业难题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种涡旋集气介质阻挡空气放电离子源及检测环境逸散物的方法，可以实现环境气体的富集，环境污染物的直接电离以及具有很高的便携性，扩展了质谱在大气环境时实检测领域的运用。

为了涡旋集气介质阻挡空气放电离子源的工作，本发明通过涡旋集气进样模块收集大气中的中性目标分子，并利用气流将其输入介质阻挡放电区域进行电离。包括：漏斗状进样口，涡旋管，气路转接头，所组成的涡旋气体进样模块；微型气泵，提供气流动力，吸入大气中样品并推入电离区域；安装在气路转接头出口处的三通气管；安装在三通气管前端的石英管；插入石英管并从三通下方伸出的黄铜内电极；缠绕在石英管前端外壁的外电极；固定在微型气泵下方的电源模块，同时提供放电区域的高压交流电以及微型气泵的直流驱动。各部分通过螺丝固定，电极与电源通过导线连接。

一种涡旋集气介质阻挡空气放电离子源，包括：

漏斗状进样口；

与所述漏斗状进样口连接的涡旋管；

与所述涡旋管连接的气路转接头；

与所述气路转接头连接的涡旋气体进样模块；

所述的涡旋气体进样模块包括：

与所述气路转接头连接并用于提供气流动力的气泵；

安装在所述气泵出口处的三通气管；

与所述三通气管连接的石英管(即石英玻璃管)；

与所述石英管连接的外电极和内电极；

与所述气泵连接的电源模块。

本发明在实际工作中，利用微型气泵在涡旋管下方提供一定的抽力，使得环境中的气体通过上端漏斗状进样口进入涡旋管，管内交错的内壁结构让进入的气流产生涡旋的流场，从而稳定并提高气流流速，增大目标样品进样及收集效率，随后，通过微型气泵的作用将中性样品分子推入介质阻挡放电区域，其中使用的高压交流电源模块产生的电压加在中心的内电极以及石英管外壁表面的外电级，通过介质击穿空气放电，可以产生低温等离子体，使中性样品分子电离成正负离子，进而在气流的推进作用下飞出电离区，进入后端质谱入口，从而实现环境气体样品的富集收集和在线离子化。

进一步地，所述漏斗状进样口与所述涡旋管连接处设置有密封O圈。

进一步地，所述的气路连接头上开设有备用排气孔，用于流速的调节。