用于FAIMS系統(tǒng)的微型離子化單元的研究.pdf

1、為了能實(shí)現(xiàn)對(duì)化學(xué)戰(zhàn)劑、爆炸物、毒品、大氣、水有機(jī)污染物、工業(yè)有毒氣體、人呼出氣體等物質(zhì)的快速檢測與分析，我們課題組設(shè)計(jì)開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FAIMS系統(tǒng)，突破了國外對(duì)中國的技術(shù)封鎖。本論文工作主要圍繞適用于FAIMS系統(tǒng)的新型離子源展開。
　　 論文首先根據(jù)FAIMS系統(tǒng)的工作原理，分析得出了其對(duì)離子源的要求。選擇了適合于本課題組FAIMS系統(tǒng)的兩種離子化方法--電暈放電離子化和大氣壓輝光放電離子化。
　　 論文提出

2、了一種適用于FAIMS系統(tǒng)的新型離子源。該離子源主要由內(nèi)線電極、外筒電極和牽引電極組成，內(nèi)、外電極半徑分別是0.08mm和2 mm。筒壁電極上開有對(duì)稱的4個(gè)槽，用于通入樣品和牽引離子。利用有限元分析的方法仿真計(jì)算了該結(jié)構(gòu)下的電場分布情況。發(fā)現(xiàn)在外壁上開口不會(huì)影響放電的電離區(qū)域，僅僅影響離子、電子在外圍區(qū)域的漂移運(yùn)動(dòng)軌跡。
　　 論文分析了正負(fù)電暈放電的物理機(jī)理，分析了結(jié)構(gòu)的精密度對(duì)離子源工作穩(wěn)定性的影響。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套機(jī)

3、械裝置，該裝置通過精密的加工、裝配保證了結(jié)構(gòu)的精密度，獲得了穩(wěn)定的電暈放電。通過質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、苯胺、乙醇、乙酸乙酯、甲基磷酸二甲酯(DMMP)、甲醇、乙腈、苯甲醇、苯乙烯、正庚烷、甲酸、乙酸、苯酚等正、負(fù)電性物質(zhì)都可以很好的被離子化。并分析了該離子源的離子化機(jī)理。通過靜電計(jì)以及質(zhì)譜儀實(shí)驗(yàn)分別從物理和化學(xué)角度對(duì)該離子源進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，發(fā)現(xiàn)該離子源可以穩(wěn)定的長時(shí)間工作。
　　 論文在原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究

4、，實(shí)現(xiàn)了大氣壓輝光放電離子源。捕捉了從電暈放電向輝光放電的過渡過程。通過伏安特性曲線分析可以看出，在輝光放電狀態(tài)下施加電壓與放電電流成正電阻特性，電極間電壓不隨放電電流以及外部施加電壓的增大而變化。這些特性與低氣壓下的輝光放電完全吻合。研究了轉(zhuǎn)動(dòng)溫度和振動(dòng)溫度的計(jì)算方法，分析了轉(zhuǎn)動(dòng)譜線模擬的算法，計(jì)算了該離子源生成的等離子體的振動(dòng)溫度和轉(zhuǎn)動(dòng)溫度。通過質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該大氣壓輝光放電離子源可以產(chǎn)生大量離子，實(shí)現(xiàn)了在大氣環(huán)境下痕量物質(zhì)的檢測。