RU2379678C1 - Mass-sensitive selective concentrator for ion mobility spectroscopy (ims) - Google Patents
Mass-sensitive selective concentrator for ion mobility spectroscopy (ims) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2379678C1 RU2379678C1 RU2008120827/28A RU2008120827A RU2379678C1 RU 2379678 C1 RU2379678 C1 RU 2379678C1 RU 2008120827/28 A RU2008120827/28 A RU 2008120827/28A RU 2008120827 A RU2008120827 A RU 2008120827A RU 2379678 C1 RU2379678 C1 RU 2379678C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acoustic
- plate
- mass
- saw
- line
- Prior art date
Links
- 238000001871 ion mobility spectroscopy Methods 0.000 title claims abstract description 5
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 13
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 229920000344 molecularly imprinted polymer Polymers 0.000 claims description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 12
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 10
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 abstract 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 abstract 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 14
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 13
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 3
- 239000006098 acoustic absorber Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 238000004094 preconcentration Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области аналитического приборостроения, а именно к устройствам предварительного концентрирования анализируемой пробы, объединенным с аналитическим прибором, и может быть использовано для создания быстродействующих анализаторов ядовитых или взрывчатых веществ (ВВ) в воздухе.The invention relates to the field of analytical instrumentation, and in particular to devices for preconcentration of an analyzed sample, combined with an analytical instrument, and can be used to create high-speed analyzers of toxic or explosive substances in air.
Возросшая угроза терроризма в мире и необходимость адекватного ответа на нее заставляют совершенствовать технические средства обнаружения и распознавания ВВ. К таким средствам относятся масс-спектрометрия, газовая хроматография, термическая редоксиметрия, хемилюминисценция, спектроскопия подвижности ионов (СПИ) и др.The growing threat of terrorism in the world and the need for an adequate response to it are forcing to improve the technical means of detecting and recognizing explosives. Such tools include mass spectrometry, gas chromatography, thermal redoximetry, chemiluminescence, ion mobility spectroscopy (SPI), etc.
В последнее время в качестве методической основы при разработке приборов для обнаружения и распознавания ВВ в полевых условиях все чаще выбирается СПИ. Этот метод обладает повышенной чувствительностью при регистрации газообразных веществ в воздухе, сопоставимой с чувствительностью масс-спектрометрии, хотя особенности конструкции спектрометров подвижности ионов (ПИ) и условия их эксплуатации являются значительно более простыми.Recently, as a methodological basis in the development of devices for the detection and recognition of explosives in the field, SPI is increasingly chosen. This method has increased sensitivity when registering gaseous substances in air, comparable with the sensitivity of mass spectrometry, although the design features of ion mobility spectrometers (PI) and their operating conditions are much simpler.
Спектрометры ПИ в базовом исполнении достаточно широко распространены. Ими оснащены, в частности, пункты контроля во многих аэропортах мира. Однако у выпускаемых приборов имеется существенный недостаток, связанный со слабой селективностью метода СПИ. Другими словами, с помощью такого анализатора можно установить факт наличия ВВ, но не распознать, какое именно. Кроме того, для ряда ВВ характерны очень низкие значения давления насыщенных паров в воздухе при комнатной температуре, и для таких веществ чувствительность метода СПИ оказывается недостаточной.PI spectrometers in the basic version are quite widespread. They are equipped, in particular, with control points at many airports around the world. However, the manufactured devices have a significant drawback associated with the poor selectivity of the SPI method. In other words, with the help of such an analyzer it is possible to establish the fact of the presence of explosives, but not to recognize which one. In addition, a number of explosives are characterized by very low values of saturated vapor pressure in air at room temperature, and the sensitivity of the SPI method is insufficient for such substances.
Наиболее распространенным приемом повышения чувствительности при детектировании газообразных компонентов в воздушной среде является предварительное концентрирование анализируемой пробы.The most common method of increasing sensitivity in the detection of gaseous components in air is the preliminary concentration of the analyzed sample.
В последнее время появились описания различных устройств предварительного концентрирования, основанных на принципе адсорбции/десорбции анализируемого вещества, предназначенных для увеличения чувствительности спектрометрических методов, например US 6523393, 25.02.2003; US 6604406, 12.08.2003; US 6656738, 02.12.2003; US 7141786, 28.11.2006; US 7282676, 16.10.2007; US 7299711, 10.04.2007; RU 2099700, 20.12.1997; RU 2293303,10.02.2007; RU 2305282, 27.08.2007.Recently, descriptions have appeared of various pre-concentration devices based on the principle of adsorption / desorption of an analyte, intended to increase the sensitivity of spectrometric methods, for example, US 6523393, 02.25.2003; US 6604406, 08/12/2003; US 6656738, December 2, 2003; US 7141786, 11/28/2006; US 7282676, 10.16.2007; US 7299711, April 10, 2007; RU 2099700, 12.20.1997; RU 2293303.10.02.2007; RU 2305282, 08.27.2007.
В большинстве описанных в литературе устройств концентрирования отсутствует внутренний контроль за количеством адсорбированного вещества. Данное обстоятельство создает значительные неудобства для оператора, занимающегося процедурой анализа, так как не ясно, в какой именно момент времени от начала процесса адсорбции следует скачкообразно поднять температуру для осуществления десорбции. Обычно продолжительность адсорбции определяется методом проб и ошибок. Для веществ с высоким давлением насыщенных паров это время мало, а при переходе к слабо летучим ВВ оно увеличивается. Многократное повторение пробных анализов приводит к неоправданному увеличению времени анализа.In most of the concentration devices described in the literature, there is no internal control over the amount of adsorbed substance. This circumstance creates significant inconvenience for the operator involved in the analysis procedure, since it is not clear at what point in time from the start of the adsorption process the temperature should be increased stepwise to effect desorption. Usually, the duration of adsorption is determined by trial and error. For substances with a high pressure of saturated vapors, this time is short, and when passing to weakly volatile explosives, it increases. Repeated repetition of test analyzes leads to an unjustified increase in analysis time.
Среди известных устройств концентрирования авторами найден единственный масс-чувствительный концентратор, описанный в патенте США №7168298, G01N 11/10, G01N 30/00, G01N 30/12, опубл. 30.01.2007, являющийся наиболее близким к предлагаемому концентратору (прототип).Among the known concentration devices, the authors found the only mass-sensitive concentrator described in US patent No. 7168298, G01N 11/10, G01N 30/00, G01N 30/12, publ. 01/30/2007, which is the closest to the proposed hub (prototype).
Устройство концентрирования, выбранное за прототип, предназначено для портативных аналитических систем. Устройство представляет собой миниатюрные акустические микровесы, включающие абсорбирующий элемент - химически чувствительную поверхность для абсорбирования на ней анализируемой пробы и акустический преобразователь, выходной электрический сигнал которого зависит от массы абсорбированной пробы. В качестве акустического преобразователя используется плоский шарнирный резонатор (ПШР) - прямоугольная пластина из термостабильного материала (имеющего низкий температурный коэффициент расширения), прикрепленная посредством шарнирных рычагов к раме. ПШР способен испытывать колебательные движения относительно осей, проходящих через линии шарнирной подвески. На поверхности резонатора (пластины) находится абсорбирующий элемент, содержащий газопоглотитель, например геттер. По мере увеличения массы резонатора (за счет абсорбции газа-аналита на абсорбирующем элементе) изменяются параметры его колебаний (частота, амплитуда, фаза), зависящие от массы абсорбированной пробы, что фиксируется регистрирующей системой. При накоплении достаточного количества аналита температура абсорбирующего элемента резко повышается путем подачи электрического тока на расположенный на нем резистивный нагреватель, что позволяет быстро десорбировать абсорбированную пробу для последующего анализа.The concentration device selected for the prototype is intended for portable analytical systems. The device is a miniature acoustic microbalance, including an absorbing element - a chemically sensitive surface for absorbing the analyzed sample on it and an acoustic transducer, the output electrical signal of which depends on the mass of the absorbed sample. As an acoustic transducer, a flat hinged resonator (PShR) is used - a rectangular plate of thermostable material (having a low temperature coefficient of expansion), attached by articulated levers to the frame. The PShR is capable of experiencing oscillatory movements with respect to the axes passing through the articulated suspension lines. On the surface of the resonator (plate) is an absorbent element containing a getter, for example a getter. As the mass of the resonator increases (due to the absorption of the analyte gas on the absorbing element), its oscillation parameters (frequency, amplitude, phase) change, depending on the mass of the absorbed sample, which is recorded by the recording system. With the accumulation of a sufficient amount of analyte, the temperature of the absorbing element rises sharply by supplying an electric current to the resistive heater located on it, which allows you to quickly desorb the absorbed sample for subsequent analysis.
Таким образом, масс-чувствительный химический концентратор-прототип, в отличие от других известных концентраторов, способен контролировать в процессе адсорбции количество адсорбированного вещества и позволяет оптимизировать время, необходимое для концентрирования пробы перед десорбцией и анализом.Thus, the mass-sensitive chemical prototype concentrator, unlike other known concentrators, is able to control the amount of adsorbed substance during the adsorption process and allows you to optimize the time required to concentrate the sample before desorption and analysis.
Существенным недостатком устройства-прототипа является крайне незначительная сорбционная емкость концентратора, что объясняется малыми геометрическими размерами абсорбирующего элемента (порядка нескольких мм2), жестко связанными с частотными характеристиками данного устройства (рабочая частота ~30 кГц). Увеличение размеров абсорбирующего элемента в данном устройстве принципиально невозможно, так как приведет к уменьшению рабочей частоты датчика и резкому уменьшению его чувствительности. Недостатком концентратора-прототипа является также отсутствие селективности при осуществлении адсорбции/десорбции анализируемой пробы.A significant disadvantage of the prototype device is the extremely insignificant sorption capacity of the concentrator, which is explained by the small geometric dimensions of the absorbent element (of the order of several mm 2 ), which are strictly related to the frequency characteristics of this device (operating frequency ~ 30 kHz). An increase in the size of the absorbent element in this device is fundamentally impossible, since it will lead to a decrease in the operating frequency of the sensor and a sharp decrease in its sensitivity. The disadvantage of the prototype hub is the lack of selectivity in the adsorption / desorption of the analyzed samples.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка такого концентратора для СПИ, который при сохранении функции контроля количества абсорбированного вещества в режиме реального времени будет обладать значительно более высокой сорбционной емкостью, не лимитируемой размерами акустического преобразователя, и, кроме того, будет способен к селективной адсорбции/десорбции газа-аналита. Такие характеристики заявляемого концентратора позволят существенно повысить чувствительность и селективность анализа методом СПИ.The objective of the invention is the development of such a concentrator for SPI, which, while maintaining the function of controlling the amount of absorbed material in real time, will have a significantly higher sorption capacity, not limited by the size of the acoustic transducer, and, in addition, will be capable of selective adsorption / desorption of gas analyte. Such characteristics of the inventive concentrator will significantly increase the sensitivity and selectivity of the analysis by the SPI method.
Решение поставленной задачи достигается предлагаемым масс-чувствительным селективным концентратором для спектроскопии подвижности ионов, включающим абсорбирующий элемент для анализируемой пробы с возможностью быстрой десорбции и акустический преобразователь, выходной электрический сигнал которого зависит от массы абсорбированной пробы, в котором акустический преобразователь представляет собой пьезоэлектрическую пластину-звукопровод с двумя встречно-штыревыми электромеханическими преобразователями для возбуждения и приема поверхностных акустических волн (ПАВ), а абсорбирующий элемент выполнен в виде пленки из молекулярно импринтированных полимеров, нанесенной на поверхность пластины-звукопровода и состоящей из двух участков: детектирующего малой площади, расположенного на линии распространения поверхностных акустических волн, и концентрирующего с большей площадью, расположенного вне акустической линии.The solution to this problem is achieved by the proposed mass-sensitive selective concentrator for ion mobility spectroscopy, including an absorbing element for the analyzed sample with the possibility of rapid desorption and an acoustic transducer, the output electric signal of which depends on the mass of the absorbed sample, in which the acoustic transducer is a piezoelectric sound guide plate with two interdigitated electromechanical converters for excitation and reception of surface acoustic waves (SAW), and the absorbing element is made in the form of a film of molecularly imprinted polymers deposited on the surface of the sound duct plate and consisting of two sections: a detecting small area located on the propagation line of surface acoustic waves and a concentrating one with a larger area located outside the acoustic line.
Концентрирующий участок абсорбирующей пленки предлагаемого концентратора может содержать две дополнительных части, выполненные с возможностью одновременного исполнения функции поглощающих ПАВ покрытий, для чего они расположены на поверхности пластины-звукопровода на линии распространения ПАВ вне пространства между встречно-штыревыми преобразователями.The concentrating portion of the absorbent film of the proposed hub may contain two additional parts configured to simultaneously perform the function of absorbing surfactant coatings, for which they are located on the surface of the sound pipe plate on the surfactant distribution line outside the space between the interdigital transducers.
Выполнение акустического преобразователя в виде звукопровода на поверхностных акустических волнах позволило существенно увеличить сорбционную емкость заявляемого концентратора по сравнению с известным (прототипом).The implementation of the acoustic transducer in the form of a sound pipe on surface acoustic waves has significantly increased the sorption capacity of the inventive concentrator compared with the known (prototype).
Использование в предлагаемом концентраторе для изготовления абсорбирующей пленки молекулярно импринтированных полимеров, обладающих избирательностью по отношению к абсорбируемым газам, обеспечивает высокую селективность процессов абсорбции/десорбции газа-аналита при его концентрировании для последующего анализа. Концентратор-прототип таким свойством не обладает. В одном из известных концентраторов (US 7299711, G01N 1/22, опубл. 10.04.2007) предпринята попытка некоторого предварительного разделения адсорбированной пробы на отдельные порции аналита, имеющие различные энергии десорбции, путем температурно программируемой десорбции. В этом устройстве для адсорбции анализируемого газа используется пористая металлическая сетка, помещенная непосредственно перед входом в ионизационную камеру спектрометра ПИ. Адсорбция анализируемой пробы на поверхности сетки осуществляется при комнатной температуре (количество адсорбированного вещества регулируется только временем адсорбции), затем производится быстрый скачкообразный подъем температуры сетки до определенной величины, выбранной заранее, что позволяет десорбировать главным образом интересующие химические вещества. Обеспечивая достаточный промежуток времени между температурными импульсами и выбирая оптимальное значение температуры десорбции, можно разделять анализируемую пробу на отдельные порции перед направлением на детектирование. Данный концентратор, по сравнению с другими известными, позволяет несколько увеличить низкую селективность, присущую методу СПИ, хотя и не обеспечивает селективности процессов абсорбции/десорбции, тогда как молекулярно импринтированные полимеры избирательно абсорбируют/десорбируют только соответствующий им аналит.The use of the proposed concentrator for the manufacture of an absorbent film of molecularly imprinted polymers having selectivity for absorbable gases provides high selectivity of the processes of absorption / desorption of analyte gas during its concentration for subsequent analysis. The hub prototype does not have this property. In one of the known concentrators (US 7299711, G01N 1/22, published April 10, 2007), an attempt was made to preliminarily separate the adsorbed sample into separate portions of the analyte having different desorption energies by temperature-programmed desorption. This device uses a porous metal mesh placed directly in front of the entrance to the ionization chamber of the PI spectrometer to adsorb the analyzed gas. The adsorption of the analyzed sample on the grid surface is carried out at room temperature (the amount of adsorbed matter is regulated only by the adsorption time), then the grid temperature is rapidly jumped up to a certain value selected in advance, which allows desorption of mainly interesting chemicals. Providing a sufficient period of time between temperature pulses and choosing the optimal value of the desorption temperature, it is possible to divide the analyzed sample into separate portions before sending it for detection. This concentrator, in comparison with other known ones, allows to slightly increase the low selectivity inherent in the SPI method, although it does not provide the selectivity of absorption / desorption processes, while molecularly imprinted polymers selectively absorb / desorb only the analyte corresponding to them.
На фиг.1а и 1б показан один из возможных вариантов конструкции предлагаемого масс-чувствительного селективного концентратора для СПИ. Заявляемый концентратор включает герметичную камеру 1 на основании 2. Внутри камеры 1 расположен акустический преобразователь в виде линии задержки (ЛЗ) на поверхностных акустических волнах, представляющий собой пластину-звукопровод 3. Пластина-звукопровод изготавливается из пьезоэлектрического материала, например ST-кварца, пьезоэлектрической керамики, LiNbO3 и др. Пластина-звукопровод 3 крепится на "горячей" поверхности 4 термоэлектрического элемента Пельтье 5 (ТЭЭ). В данной конструкции ЛЗ пластина-звукопровод 3 крепится к ТЭЭ 5 с помощью термопроводящей пасты 6, которая обычно применяется при производстве радиоэлектронной аппаратуры. На рабочей поверхности ТЭЭ располагается термочувствительный резистор 7 для измерения ее температуры, который по контактной линии 8 соединен с блоком управления температурой ТЭЭ. Между основанием 2 и боковыми стенками камеры 1 находится герметизирующая термоизолирующая прокладка 9. Через корпус герметичной камеры 1 пропущены газовые штуцеры для ввода 10 и вывода 11 анализируемого воздушного потока. Выходящий из камеры концентратора поток направляется непосредственно в ионизационную камеру 12 спектрометра ПИ 13. На поверхности пластины-звукопровода 3 расположены встречно-штыревые преобразователи (ВШП) 14 и 15, к которым подводятся электрические передающие линии для входного 16 и выходного 17 синусоидального СВЧ сигнала. Между входным 14 и выходным 15 ВШП на поверхности пластины-звукопровода 3 находится детектирующий участок 18 абсорбирующей пленки. Вне канала распространения ПАВ на поверхности пластины-звукопровода расположен концентрирующий участок абсорбирующей пленки 19. На торцах пластины-звукопровода 3 помещаются акустические поглотители 20 и 21, предназначенные для поглощения паразитных ПАВ, отраженных от краев пластины-звукопровода.On figa and 1b shows one of the possible design options of the proposed mass-sensitive selective concentrator for STI. The inventive hub includes a sealed chamber 1 on the
Как правило, в ПАВ-датчиках сорбционного типа рабочая поверхность ЛЗ с расположенными на ней ВШП и абсорбирующей пленкой занимает площадь менее 1 см2. Это связано с тем, что для обычно используемых частот акустических колебаний (~500 МГц) длина их волны равна 6-8 мкм и для обеспечения электрического согласования со стандартными электронными цепями на входе и выходе ЛЗ апертуры ВШП составляют 50-100 длин ПАВ, то есть не более 800 мкм. При этом активная площадь самой пленки, при разумном расстоянии между ВШП около 5 мм, не превышает 5 мм2, а ее толщина - около 1 мкм. В обычных условиях абсорбции при временах, занимающих не более десятка секунд, количество абсорбированного в объеме такой пленки аналита может оказаться недостаточным для регистрации с помощью анализатора СПИ. Для увеличения сорбционной емкости абсорбирующей пленки концентратора и доведения количества абсорбированного в ней аналита до величины, достаточной для регистрации СПИ-анализатором, в предлагаемой конструкции концентратора абсорбирующая пленка имеет форму, состоящую из двух участков: детектирующего 18 с малой площадью (≤5 мм2) и концентрирующего 19 с большой площадью (≤10 см2). Оба участка являются частями одной пленки, одновременно нанесенной на единую пьезоэлектрическую пластину-звукопровод 3. Наличие концентрирующего участка обеспечивает увеличение сорбционной емкости устройства на два порядка. Поскольку характеристики двух участков пленки, ее расположение на единой пьезоэлектрической пластине и условия проведения процессов абсорбции/десорбции являются идентичными, измерение параметров электромагнитного сигнала, прошедшего через ЛЗ, содержащую детектирующий участок пленки, позволяет полностью контролировать эти процессы и на концентрирующем участке пленки.As a rule, in SAW sensors of a sorption type, the working surface of the LS with the IDT and absorbent film located on it occupies an area of less than 1 cm 2 . This is due to the fact that for the commonly used frequencies of acoustic vibrations (~ 500 MHz), their wavelength is 6-8 μm and to ensure electrical matching with standard electronic circuits at the input and output of the LZ aperture of the IDT are 50-100 SAW lengths, i.e. no more than 800 microns. Moreover, the active area of the film itself, with a reasonable distance between IDTs of about 5 mm, does not exceed 5 mm 2 , and its thickness is about 1 μm. Under normal conditions of absorption at times of no more than a dozen seconds, the amount of analyte absorbed in the volume of such a film may not be sufficient for recording with an STI analyzer. In order to increase the sorption capacity of the absorbent film of the concentrator and to bring the amount of analyte absorbed in it to a value sufficient for recording by the SPI analyzer, in the proposed design of the concentrator, the absorbent film has a shape consisting of two sections: detecting 18 with a small area (≤5 mm 2 ) and concentrating 19 with a large area (≤10 cm 2 ). Both sections are parts of the same film, simultaneously deposited on a single piezoelectric plate-
С целью дополнительного увеличения сорбционной емкости устройства предлагается к основной части концентрирующего участка абсорбирующей пленки 19 добавить две дополнительные части 22 и 23 (см. фиг.2), играющие одновременно роль акустических поглотителей и расположенные в акустическом канале ЛЗ в пространстве между торцами пьезоэлектрической пластины и ВШП.In order to further increase the sorption capacity of the device, it is proposed to add two
Предлагаемый концентратор работает следующим образом. Воздушный поток, потенциально содержащий анализируемые химические вещества, например пары ВВ, непрерывным образом подается через штуцер 10 в камеру 1 и через штуцер 11 направляется в ионизационную камеру 12 спектрометра ПИ 13. На первой стадии рабочего цикла устройства температура абсорбирующей пленки, состоящей из участков 18, 19, 22, 23, совпадает с температурой окружающего воздуха (или даже ниже ее, что осуществимо с помощью ТЭЭ Пельтье 5). Пленка начинает абсорбировать находящийся в воздушном потоке аналит, что регистрируется по изменению частоты выходного сигнала акустического преобразователя (заранее откалиброванного). Как только измеренное значение массы абсорбированного пленкой аналита достигнет заранее установленной величины, режим работы устройства переключается на вторую стадию: от блока управления температурой на ТЭЭ 5 скачкообразно подается напряжение, и температура ТЭЭ повышается до необходимой величины, что позволяет быстро десорбировать абсорбированную пробу и увеличить концентрацию аналита в воздушном потоке, направляемом на детектирование в спектрометр ПИ 13. Такое предварительное концентрирование анализируемой пробы позволяет увеличить чувствительность СПИ анализатора в несколько раз. Повышение селективности анализа достигается благодаря использованию молекулярно импринтированных полимерных пленок, каждая из которых избирательно абсорбирует соответствующий ей аналит.The proposed hub operates as follows. The air stream potentially containing the analyzed chemicals, for example, explosive vapors, is continuously fed through the nozzle 10 into the chamber 1 and through the nozzle 11 is directed to the ionization chamber 12 of the PI 13 spectrometer. At the first stage of the device’s working cycle, the temperature of the absorbent film, consisting of
Таким образом, предлагаемый концентратор не только способен контролировать в процессе абсорбции в режиме реального времени количество абсорбированного вещества, но обладает значительно более высокой сорбционной емкостью, что позволяет существенно повысить чувствительность метода СПИ. Кроме того, абсорбция/десорбция газов-аналитов при концентрировании осуществляется строго избирательно, что весьма важно для спектрометров ПИ, с присущей им низкой селективностью.Thus, the proposed concentrator is not only able to control the amount of absorbed substance in the process of absorption in real time, but has a significantly higher sorption capacity, which can significantly increase the sensitivity of the SPI method. In addition, the absorption / desorption of analyte gases during concentration is strictly selective, which is very important for PI spectrometers, with their inherent low selectivity.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008120827/28A RU2379678C1 (en) | 2008-05-27 | 2008-05-27 | Mass-sensitive selective concentrator for ion mobility spectroscopy (ims) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008120827/28A RU2379678C1 (en) | 2008-05-27 | 2008-05-27 | Mass-sensitive selective concentrator for ion mobility spectroscopy (ims) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2379678C1 true RU2379678C1 (en) | 2010-01-20 |
Family
ID=42120928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008120827/28A RU2379678C1 (en) | 2008-05-27 | 2008-05-27 | Mass-sensitive selective concentrator for ion mobility spectroscopy (ims) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2379678C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104713943A (en) * | 2013-12-13 | 2015-06-17 | 中国科学院大连化学物理研究所 | New method for using ion mobility spectrometry to evaluate molecular imprinting material performance |
-
2008
- 2008-05-27 RU RU2008120827/28A patent/RU2379678C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104713943A (en) * | 2013-12-13 | 2015-06-17 | 中国科学院大连化学物理研究所 | New method for using ion mobility spectrometry to evaluate molecular imprinting material performance |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2673616B1 (en) | Introducing an analyte into a chemical analyzer | |
| US10191023B2 (en) | Gas-measuring device | |
| Hoummady et al. | Acoustic wave sensors: design, sensing mechanisms and applications | |
| Huang et al. | Direct detection of benzene, toluene, and ethylbenzene at trace levels in ambient air by atmospheric pressure chemical ionization using a handheld mass spectrometer | |
| US6626026B2 (en) | Acoustic wave based sensor | |
| Cai et al. | Vapor recognition with an integrated array of polymer-coated flexural plate wave sensors | |
| US20080289397A1 (en) | Portable analytical system for detecting organic chemicals in water | |
| TWI427290B (en) | A gas sensor and method thereof | |
| Martin et al. | Gas sensing with acoustic devices | |
| EP1779103A1 (en) | Acoustic wave sensor with reduced condensation and recovery time | |
| Cunningham et al. | Design, fabrication and vapor characterization of a microfabricated flexural plate resonator sensor and application to integrated sensor arrays | |
| Kabir et al. | Development and comparative investigation of Ag-sensitive layer based SAW and QCM sensors for mercury sensing applications | |
| Boeker et al. | Monolithic sensor array based on a quartz microbalance transducer with enhanced sensitivity for monitoring agricultural emissions | |
| Avramov et al. | Investigations on plasma-polymer-coated SAW and STW resonators for chemical gas-sensing applications | |
| RU2379678C1 (en) | Mass-sensitive selective concentrator for ion mobility spectroscopy (ims) | |
| Déjous et al. | A surface acoustic wave gas sensor: detection of organophosphorus compounds | |
| Mah et al. | Acoustic methods of detection in gas chromatography | |
| Staples et al. | Real time environmental screening of air, water and soil matrices using a novel field portable GC/SAW system | |
| JP5341918B2 (en) | Apparatus and method for detecting triacetone triperoxide | |
| Sherrit et al. | BAW and SAW sensors for in situ analysis | |
| JP4247483B2 (en) | Gas sensor element performance evaluation system | |
| Wen et al. | A novel dual track SAW gas sensor using three-IDT and two-MSC | |
| Islam et al. | High frequency surface acoustic wave (SAW) device for toxic vapor detection: Prospects and challenges | |
| RU66057U1 (en) | CHEMICAL MULTISENSOR FOR ANALYSIS OF MULTICOMPONENT AIR | |
| Joo et al. | Polymer film SAW sensors for chemical agent detection |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170528 |