RU2434226C1 - Устройство для получения и анализа ионов аналита - Google Patents
Устройство для получения и анализа ионов аналита Download PDFInfo
- Publication number
- RU2434226C1 RU2434226C1 RU2010130210/28A RU2010130210A RU2434226C1 RU 2434226 C1 RU2434226 C1 RU 2434226C1 RU 2010130210/28 A RU2010130210/28 A RU 2010130210/28A RU 2010130210 A RU2010130210 A RU 2010130210A RU 2434226 C1 RU2434226 C1 RU 2434226C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- target
- analyte
- laser
- laser radiation
- gas
- Prior art date
Links
- 239000012491 analyte Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 title claims abstract description 28
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 7
- XTFIVUDBNACUBN-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-trinitro-1,3,5-triazinane Chemical compound [O-][N+](=O)N1CN([N+]([O-])=O)CN([N+]([O-])=O)C1 XTFIVUDBNACUBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- SPSSULHKWOKEEL-UHFFFAOYSA-N 2,4,6-trinitrotoluene Chemical compound CC1=C([N+]([O-])=O)C=C([N+]([O-])=O)C=C1[N+]([O-])=O SPSSULHKWOKEEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000015 trinitrotoluene Substances 0.000 description 5
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 3
- 230000037427 ion transport Effects 0.000 description 3
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000003533 narcotic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 238000004094 preconcentration Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229940035637 spectrum-4 Drugs 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области аналитического приборостроения, в частности к определению микроследов опасных веществ - взрывчатых веществ, наркотиков, токсичных веществ и т.п. - при прохождении контрольных пунктов в аэропортах, железнодорожных вокзалах, выставках, при поиске скрытых закладок взрывчатых и наркотических веществ на таможенных пунктах досмотра, аэропортах, вокзалах, производственных и жилых помещениях. Устройство для получения и анализа ионов аналита содержит лазер УФ диапазона. Также устройство содержит мишень, включающую молекулы аналита и расположенную на траектории потока лазерного излучения. Кроме того, устройство содержит систему регистрации ионов аналита и герметичный корпус, расположенный между мишенью и лазером, так что его продольная ось совмещена с траекторией лазерного излучения. При этом вдоль продольной оси внутри корпуса последовательно и соосно расположены система ионизации молекул аналита, система выделения и транспортировки ионов аналита к системе их регистрации. Корпус снабжен патрубками для ввода и вывода газа и системой ввода и транспортировки лазерного излучения на мишень. Причем в устройство дополнительно введены газодинамическая система ввода и транспортировки молекул аналита от мишени в систему ионизации соосно и навстречу направлению движения лазерного излучения на мишень. Также в устройство дополнительно введен патрубок для вывода газа, расположенный между системой ионизации и системой выделения ионов аналита. Патрубок ввода буферного газа из системы циркуляции расположен на стенке корпуса со стороны ввода в него лазерного излучения, которая выполнена так, что ее оптический фокус расположен за мишенью. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области аналитического приборостроения, в частности к определению микроследов опасных веществ - взрывчатых веществ, наркотиков, токсичных веществ и т.п. - при прохождении контрольных пунктов в аэропортах, железнодорожных вокзалах, выставках, при поиске скрытых закладок взрывчатых и наркотических веществ на таможенных пунктах досмотра, аэропортах, вокзалах, производственных и жилых помещениях.
Известна система для дистанционного отбора воздушных проб с поверхности и из негерметизированных объектов, содержащая устройство обдува объекта воздушной струей, включающее побудитель нагнетаемого потока воздуха, устройство всасывания поступающего от объекта воздушного потока, снабженное побудителем всасываемого потока воздуха и устройство отбора транспортируемой от объекта пробы. Устройство обдува снабжено завихрителем воздушного потока и каналом транспортировки нагнетаемого потока воздуха от побудителя к завихрителю. Патент Российской Федерации №2279051, МПК: G01N 1/22, 2006 г. В целом система для дистанционного отбора воздушных проб громоздка и малоэффективна.
Известно устройство обнаружения следов опасных веществ на поверхностях объектов при досмотре, содержащее устройство ввода обследуемого объекта, побудитель расхода воздуха, обдувающего поверхность объекта, нагреватель и газоанализатор, соединенный с выходом устройства ввода обследуемого объекта. В качестве обследуемого объекта используется поверхность предъявляемого для контроля документа. Устройство дополнительно снабжено фильтром очистки воздуха, а в качестве газоанализатора используется спектрометр приращения ионной подвижности. Выход спектрометра приращения ионной подвижности соединен с входом фильтра. Вход устройства ввода обследуемого объекта и вход спектрометра приращения ионной подвижности соединены с выходом фильтра, кроме того, нагреватель расположен непосредственно над поверхностью документа, а устройство ввода обследуемого объекта выполнено в виде герметичной камеры, защищающей обследуемую поверхность документа от внешней атмосферы. Патент Российской Федерации №2288459, МПК: G01N 13/00, 2006 г. Устройство может быть использовано только для малогабаритных объектов.
Известно устройство для формирования и анализа ионов аналита, содержащее мишень с наноструктурированной поверхностью, средство для направления аналита к мишени, лазерный источник энергии для нагревания наноструктурированной поверхности мишени, средство для определения компонент аналита. Недостатком устройства является низкая чувствительность и необходимость создания вакуума. Патент США №6825477, МПК: Н01J 49/00, 2004 г.
Известно устройство для получения и анализа ионов аналита, содержащее мишень с наноструктурированной поверхностью, средство для направления аналита к мишени, лазер, средство для выделения ионов налита. Средство для направления аналита к мишени и средство для выделения ионов аналита выполнено в виде дрейфовой трубки, соединенной с узлом ввода проб, содержащим корпус с патрубками для забора пробы и вывода газового потока из области ионизации. В корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлена мишень с наноструктурированной поверхностью, узел непрерывного обдува исследуемого объекта расположен вдоль оси входного и выходного патрубков, на противоположном внутреннем торце дрейфовой трубки расположен коллектор, соединенный с усилителем, выход усилителя соединен с входом компьютера. Патент Российской Федерации №2346354, МПК: H01J 49/00. Опубл. 2009.
Известно устройство для получения и анализа ионов аналита в газовой фазе, содержащее лазер с рабочей частотой, систему ввода лазерного излучения в область ионизации молекул аналита, систему анализа ионов аналита, выполненную в виде корпуса с патрубками для ввода и вывода исследуемого газа, в котором последовательно и соосно расположены узел создания, выделения и транспортировки ионов аналита, дрейф-спектрометр, подключенный к системе регистрации и отображения тока ионов, и оптический резонатор, образованный двумя интерференционными зеркалами, на оси оптического резонатора между интерференционными зеркалами расположены поворотное интерференционное зеркало для направления лазерного излучения вдоль оптической оси резонатора, нелинейный оптический преобразователь частоты лазерного излучения, а за ним система создания, выделения и транспортировки ионов аналита и дрейф-спектрометр.
Патент РФ по заявке на изобретение №2009108908/28(011922) от 12.03.2009 г, МПК: G01N 21/63. Прототип.
Недостатком известного устройства является то, что оно предназначено для работы с газообразной мишенью. На практике же существует проблема оперативного обнаружения следов аналита на твердых предметах без нарушения их целостности. Предлагаемое устройство решает эту задачу.
Это достигается тем, что в известное устройство для получения и анализа ионов аналита, содержащее лазер УФ диапазона, мишень, включающую молекулы аналита и расположенную на траектории потока лазерного излучения, систему регистрации ионов аналита и герметичный корпус, расположенный между мишенью и лазером, так что его продольная ось совмещена с траекторией лазерного излучения, а вдоль этой оси внутри корпуса последовательно и соосно расположены система ионизации молекул аналита и система выделения и транспортировки ионов аналита к системе их регистрации, корпус снабжен патрубками для ввода и вывода газа, соединенными с системой циркуляции газа и системой ввода и транспортировки лазерного излучения на мишень, введены газодинамическая система ввода и транспортировки молекул аналита от мишени в систему ионизации соосно и навстречу направлению движения лазерного излучения на мишень и дополнительный патрубок для вывода газа, расположенный между системой ионизации и системой транспортировки ионов аналита, а патрубок ввода газа из системы циркуляции расположен на стенке корпуса со стороны ввода в него лазерного излучения, который содержит линзу с оптическим фокусом, расположенным за мишенью. Кроме того, в устройство введена система подогрева, соединенная с электродами системы ионизации.
Существо изобретения поясняется на фиг.1-2.
На фиг.1 схематично представлено предлагаемое устройство, где: 1 - импульсно-периодический лазер УФ диапазона, 2 - фокусирующая линза, 3 - система регистрации ионов, 4 - система выделения и транспортировки ионов, 5 - система ионизации, 6 - газодинамическая система ввода и транспортировки молекул, 7 - исследуемая мишень, 8 - патрубок вывода анализируемого газа, 9 и 10 - патрубки ввода и вывода буферного газа, 11 - герметичный корпус, 12 - направление движения лазерного излучения на мишень, 13 - система циркуляции газа.
На фиг.2 приведены спектры ионной подвижности тринитротолуола и гексогена, полученные с помощью устройства.
Устройство работает следующим образом.
Излучение лазера 1 вводится в герметичный корпус 11 вдоль его продольной оси через фокусирующую линзу 2 и выводится за пределы корпуса на мишень, десорбируя с ее поверхности находящиеся на ней молекулы. Фокус линзы при этом располагается за поверхностью мишени, что обеспечивает отсутствие разрушения мишени при ее облучении. Десорбированные молекулы при помощи газодинамической системы 6 воздушным потоком транспортируются в систему ионизации 5, где ионизируются тем же лазерным лучом, который вызвал их десорбцию с мишени. Образовавшиеся ионы из системы ионизации под действием электрического поля, создаваемого электродами выделения системы транспортировки ионов 4, попадают в систему регистрации 3. Одновременно навстречу анализируемому потоку ионов направляется воздушный буферный поток из системы циркуляции через патрубок 9. Буферный поток представляет собой очищенный системой циркуляции воздух и служит для предотвращения попадания внешней воздушной среды в систему транспортировки и регистрации ионов, подхватывая и выводя внешний газовый поток в систему циркуляции через патрубок 10. Патрубок 8 служит для вывода воздушного потока из устройства. Направление лазерного излучения 12 совпадает с продольной осью симметрии систем ионизации, транспортировки и регистрации. Система подогрева, соединенная с электродами системы ионизации, на чертеже не показана и при работе устройства может быть включена или выключена.
Спектры, приведенные на фиг.2, соответствуют следующим условиям работы устройства.
Спектры 1 для тринитротолуола и 3 для гексогена получены для случая, когда мишень 7 не подвергается лазерному облучению, а молекулы аналита попадают в систему ионизации 5 устройства вследствие естественного газоотделения с поверхности исследуемой мишени 7.
Спектры 2 (тринитротолуол) и 4 (гексоген) соответствуют ситуации, когда десорбция с мишени 7 осуществляется благодаря воздействию на нее потоком излучения от лазера 1.
Таким образом, облучение лазером поверхности мишени 7 стимулирует десорбцию молекул с анализируемой поверхности, приводя к возрастанию амплитуды сигнала для ТНТ (спектр 2) более чем в 5 раз, для гексогена (спектр 4) - в 4 раза. Из соотношения площадей пиков ТНТ в спектрах 1 и 2 и гексогена в спектрах 3 и 4 можно сделать вывод об увеличении не менее чем в 10 раз концентрации молекул в воздушной пробе в случае лазерной десорбции. Важно, что работа устройства никак не связана с характеристиками мишени, не требует ее нагрева, предконцентрирования, а его эффективность проявляется особенно сильно при детектировании следов веществ с крайне низким давлением насыщенных паров (~10-14 г/см3 и ниже). Время регистрации веществ устройством - 2 с.
Claims (2)
1. Устройство для получения и анализа ионов аналита, содержащее лазер УФ-диапазона, мишень, включающую молекулы аналита и расположенную на траектории потока лазерного излучения, систему регистрации ионов аналита и герметичный корпус, расположенный между мишенью и лазером, так что его продольная ось совмещена с траекторией лазерного излучения, а вдоль этой оси внутри корпуса последовательно и соосно расположены система ионизации молекул аналита, система выделения и транспортировки ионов аналита к системе их регистрации, корпус снабжен патрубками для ввода и вывода газа и системой ввода и транспортировки лазерного излучения на мишень, отличающееся тем, что в него введены газодинамическая система ввода и транспортировки молекул аналита от мишени в систему ионизации соосно и навстречу направлению движения лазерного излучения на мишень и дополнительный патрубок для вывода газа, расположенный между системой ионизации и системой выделения ионов аналита, а патрубок ввода буферного газа из системы циркуляции расположен на стенке корпуса со стороны ввода в него лазерного излучения, которая выполнена так, что ее оптический фокус расположен за мишенью.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введена система подогрева, соединенная с электродами системы ионизации.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010130210/28A RU2434226C1 (ru) | 2010-07-19 | 2010-07-19 | Устройство для получения и анализа ионов аналита |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010130210/28A RU2434226C1 (ru) | 2010-07-19 | 2010-07-19 | Устройство для получения и анализа ионов аналита |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2434226C1 true RU2434226C1 (ru) | 2011-11-20 |
Family
ID=45316756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010130210/28A RU2434226C1 (ru) | 2010-07-19 | 2010-07-19 | Устройство для получения и анализа ионов аналита |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2434226C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000321134A (ja) * | 1999-05-17 | 2000-11-24 | Hiromasa Ito | テラヘルツ分光光度計 |
| US6653627B2 (en) * | 2000-03-14 | 2003-11-25 | National Research Council Canada | FAIMS apparatus and method with laser-based ionization source |
| US6825477B2 (en) * | 2001-02-28 | 2004-11-30 | Jan Sunner | Method and apparatus to produce gas phase analyte ions |
| RU2346249C1 (ru) * | 2007-07-23 | 2009-02-10 | Автономная некоммерческая организация "Институт экологических, геофизических и радиационных технологий" (ИЭГРТ) | Способ получения и анализа ионов аналита |
| RU2399905C1 (ru) * | 2009-03-12 | 2010-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Устройство для получения и анализа ионов аналита |
-
2010
- 2010-07-19 RU RU2010130210/28A patent/RU2434226C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000321134A (ja) * | 1999-05-17 | 2000-11-24 | Hiromasa Ito | テラヘルツ分光光度計 |
| US6653627B2 (en) * | 2000-03-14 | 2003-11-25 | National Research Council Canada | FAIMS apparatus and method with laser-based ionization source |
| US6825477B2 (en) * | 2001-02-28 | 2004-11-30 | Jan Sunner | Method and apparatus to produce gas phase analyte ions |
| RU2346249C1 (ru) * | 2007-07-23 | 2009-02-10 | Автономная некоммерческая организация "Институт экологических, геофизических и радиационных технологий" (ИЭГРТ) | Способ получения и анализа ионов аналита |
| RU2399905C1 (ru) * | 2009-03-12 | 2010-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Устройство для получения и анализа ионов аналита |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Puton et al. | Ion mobility spectrometry: Current status and application for chemical warfare agents detection | |
| US8174691B1 (en) | Detection of a component of interest with an ultraviolet laser and method of using the same | |
| Buryakov | Detection of explosives by ion mobility spectrometry | |
| US6847446B2 (en) | Chemical analysis and detection by selective adsorbent sampling and laser induced breakdown spectroscopy | |
| Akmalov et al. | A laser desorption ion-mobility increment spectrometer for detection of ultralow concentrations of nitro compounds | |
| US7855360B2 (en) | Method and apparatus to accurately discriminate gas phase ions with several filtering devices in tandem | |
| WO2001022049A9 (en) | A novel ion-mobility based device using an oscillatory high-field ion separator with a multi-channel array charge collector | |
| CN105393105A (zh) | 用于借助于表面增强振动光谱法探测并且证实在气相中存在的难挥发性物质 | |
| Sipin et al. | Recent advances and some remaining challenges in analytical chemistry of the atmosphere | |
| CN101583867B (zh) | 检测设备 | |
| CN102938362B (zh) | 一种肩背式便携在线分析飞行时间质谱仪 | |
| CN105548327A (zh) | 一种提高离子迁移谱灵敏度的快速检测方法 | |
| CN104880434B (zh) | 复杂环境中弱吸收气体的检测装置及方法 | |
| US8011224B2 (en) | Method and device for detecting and identifying chemical agents | |
| CN203798779U (zh) | 气相色谱仪与离子迁移谱仪联用设备 | |
| NO20030574L (no) | Apparat og fremgangsmåte for påvisning av organiske sporstoffer | |
| US8296078B1 (en) | Method of multi-dimensional moment analysis for the characterization of signal peaks | |
| RU2434226C1 (ru) | Устройство для получения и анализа ионов аналита | |
| CN111220685B (zh) | 一种高通量的离子迁移谱仪 | |
| RU2346354C1 (ru) | Устройство для получения и анализа ионов аналита | |
| RU2399905C1 (ru) | Устройство для получения и анализа ионов аналита | |
| RU2434225C1 (ru) | Способ получения и анализа ионов аналита | |
| CN203929711U (zh) | 一种表面解吸常压化学电离源的离子迁移谱装置 | |
| CN108008001A (zh) | 提高六亚甲基三过氧化二胺（hmtd）定量准确性的检测方法 | |
| Schramm et al. | Real-time trace detection of security-relevant compounds in complex sample matrices by thermal desorption–single photon ionization–ion trap mass spectrometry (TD-SPI-ITMS) Spectrometry (TD-SPI-ITMS) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180720 |