小型化FAIMS儀器部分關(guān)鍵技術(shù)的初步研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展，很多情況下需要對(duì)待測(cè)物質(zhì)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)檢測(cè)，目前現(xiàn)有的以質(zhì)譜、色譜等為主的實(shí)驗(yàn)室大型分析儀器已不能滿足需求。因此，首先對(duì)物質(zhì)分析儀器的便攜性提出要求，而現(xiàn)有的多數(shù)高精度分析儀器，因其復(fù)雜的真空條件存在整機(jī)體積龐大、重量較大的缺點(diǎn)。高場(chǎng)非對(duì)稱波形離子遷移譜儀（FAIMS）因其工作于敞開式大氣壓條件下，且經(jīng)發(fā)展，其核心傳感器芯片可使用MEMS微加工技術(shù)做成平板型結(jié)構(gòu)，易于集成和實(shí)現(xiàn)小型化，從而可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。同時(shí) FAIM

2、S具有靈敏度高、分析速度快和檢測(cè)范圍廣等眾多優(yōu)點(diǎn)，因而成為國(guó)內(nèi)外分析儀器領(lǐng)域爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)。
　　本文是在上述便攜式分析儀器需求的大環(huán)境下，針對(duì)最終實(shí)現(xiàn)小型化FAIMS儀器研制的目的，所展開的其中部分關(guān)鍵技術(shù)的初步研究。本論文研究的內(nèi)容主要涉及三個(gè)方面：FAIMS系統(tǒng)的進(jìn)樣研究、FAIMS譜圖的SIMION仿真輔助峰辨識(shí)、FAIMS的Android上位機(jī)顯示控制軟件初步開發(fā)。針對(duì)小型化FAIMS儀器研制主要使用真空紫外燈電離源，考

3、慮到氧氣對(duì)真空紫外光的吸收作用，論文首先對(duì)目前現(xiàn)有的除氧氣方法進(jìn)行了調(diào)研。之后進(jìn)行了純氮?dú)庵谢烊氩煌壤鯕庾鬏d氣的FAIMS實(shí)驗(yàn)，在確定氮氧4:1可行的基礎(chǔ)上，對(duì)比了環(huán)境空氣、壓縮空氣、經(jīng)干燥凈化處理的空氣作載氣的FAIMS實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了使用環(huán)境空氣依次經(jīng)過硅膠、活性炭、分子篩處理后用于FAIMS進(jìn)樣載氣的方法。在此基礎(chǔ)，進(jìn)行了在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬環(huán)境空氣中混入樣品，并經(jīng)過吸附處理后實(shí)現(xiàn)從環(huán)境空氣直接進(jìn)樣的FAIMS實(shí)驗(yàn)研究，得出單獨(dú)使用硅膠

4、或者活性炭處理后實(shí)現(xiàn) FAIMS系統(tǒng)空氣直接進(jìn)樣的可行性，并分析了不同進(jìn)樣方式下，產(chǎn)生 FAIMS譜圖中離子峰對(duì)應(yīng)補(bǔ)償電壓差異和分辨率差異的原因。為實(shí)現(xiàn)FAIMS儀器和質(zhì)譜儀在聯(lián)用之前對(duì)FAIMS譜圖的離子峰辨識(shí)的目的，使用SIMION離子運(yùn)動(dòng)軌跡仿真軟件進(jìn)行模擬，并結(jié)合理論推導(dǎo)證實(shí)了該仿真結(jié)果：隨著遷移區(qū)所加射頻RF電壓幅值的增加，峰值補(bǔ)償電壓變化曲線近似平行的譜峰為同一種離子。對(duì)基于Android系統(tǒng)的FAIMS上位機(jī)控制軟件進(jìn)行初