UV-FAIMS离子传输损耗及其在VOCs定量检测中的应用研究
发布时间：2021-04-18 18:03
高场不对称波形离子迁移谱（high-Field Asymmetric waveform Ion Mobility Spectrometry,FAIMS）是一种基于高电场下离子迁移率非线性变化差异的离子分离和物质成分检测技术。除了具有快速、高灵敏等常规离子迁移谱（Ion Mobility Spectrometry,IMS）的优点外,FAIMS还具有核心分析器易于微机电系统（MEMS）加工、离子流连续、离子差分分离等特征,在物质成分在线监测、同分异构体分离等方面具有独特优势。其独立使用以及与色谱、质谱联用已在爆炸物检测、公共安全等定性领域得到了成功应用。然而,精确的离子损耗模型缺失,导致了FAIMS在物质成分定量上的困难,制约了其在环境、食品等定量分析领域的应用。造成该问题的主要原因在于:1)离子传送过程研究缺失。FAIMS实现离子分离过程包含离子化、离子传送和离子分离三大部分,但现阶段所有的理论和仿真研究都集中于FAIMS分离过程,而忽略了FAIMS内部离子传送过程,隐含了离子入口处浓度恒定的假设,这不符合低温等离子体理论。2)实验参数变化范围过窄。FAIMS中离子运动极其复杂,在微区多...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
离子迁移谱原理示惫图
作为最早提出的一类离子迁移谱，ＤＴＩＭＳ已经被广泛应用于商业中。产品包??括：Ｓｍｉｔｈｓ?Ｄｅｔｃｉｏｎ?公司生产的?ＩＯＮＳＣＡＮ?４００Ｂ、Ｅｘｃｅｌｌｉｍｓ?公司生产的?ＨＰＩＭＳ??ＴＭ、ＡＩＲＳＥＮＳＥ?Ａｎａｌｙｔｉｃｓ?ＧｍｂＨ公司生产的ＧＤＡ系列产品等。??（２）行波离子迁移谱（ＴＷＩＭＳ）??行波离子迁移谱（Ｔｒａｖｅｌｉｎｇ?Ｗａｖｅ?Ｉｏｎ?Ｍｏｂｉｌｉｔｙ?Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，?ＴＷＩＭＳ）和飞行??时间离子迁移谱具有相似的结构，不同之处在于其迁移分析器内部具有不同的电??场分布特征［３８—３９］。如图１．３所示，ＴＷＩＭＳ?—方面通过在相邻环形电极上施加相??位相反的射频电压以提供径向离子约束（这使得ＴＷＩＭＳ具有很高的传输效率），??另一方面采用周期性施加的脉冲电压推动离子整体向前运动的同时做周期性振??荡运动。ＴＷＩＭＳ工作时，逐次从装置的一端到另一端施加直流脉冲电压，在固??定的脉冲停留时间之后，电压步进到下一个电极对，从而产生行波。行波电场如??“海浪”一样连续不断地由迁移分析器入口处向出口处移动，而离子像“冲浪”一样??被推动着向前运动。当离子被行波推动时，具有较大迁移率的离子与气体分子碰??撞较少，具有较小迁移率的离子碰撞较多。通过控制行进电压波的周期和幅值即??。??
作为最早提出的一类离子迁移谱，ＤＴＩＭＳ已经被广泛应用于商业中。产品包??：Ｓｍｉｔｈｓ?Ｄｅｔｃｉｏｎ?公司生产的?ＩＯＮＳＣＡＮ?４００Ｂ、Ｅｘｃｅｌｌｉｍｓ?公司生产的?ＨＰＩＭＳ??Ｍ、ＡＩＲＳＥＮＳＥ?Ａｎａｌｙｔｉｃｓ?ＧｍｂＨ公司生产的ＧＤＡ系列产品等。??（２）行波离子迁移谱（ＴＷＩＭＳ）??行波离子迁移谱（Ｔｒａｖｅｌｉｎｇ?Ｗａｖｅ?Ｉｏｎ?Ｍｏｂｉｌｉｔｙ?Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，?ＴＷＩＭＳ）和飞行??间离子迁移谱具有相似的结构，不同之处在于其迁移分析器内部具有不同的电??分布特征［３８—３９］。如图１．３所示，ＴＷＩＭＳ?—方面通过在相邻环形电极上施加相??位相反的射频电压以提供径向离子约束（这使得ＴＷＩＭＳ具有很高的传输效率），??另一方面采用周期性施加的脉冲电压推动离子整体向前运动的同时做周期性振??荡运动。ＴＷＩＭＳ工作时，逐次从装置的一端到另一端施加直流脉冲电压，在固??的脉冲停留时间之后，电压步进到下一个电极对，从而产生行波。行波电场如??海浪”一样连续不断地由迁移分析器入口处向出口处移动，而离子像“冲浪”一样??推动着向前运动。当离子被行波推动时，具有较大迁移率的离子与气体分子碰??较少，具有较小迁移率的离子碰撞较多。通过控制行进电压波的周期和幅值即??实现不同离子的分离。??射频（＋）?射频（－）??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于UV-FAIMS的挥发性氯代苯检测方法[J]. 吴志远,余健文,刘友江,陈池来. 光谱学与光谱分析. 2017(10)
[2]芯片级非对称场离子迁移谱技术快速识别不同霉变烟草[J]. 周沅桢,张强,羊一涛,李灵锋,汪小知. 中国烟草学报. 2016(06)
[3]利用紫外光离子源高场不对称波形离子迁移谱快速、现场检测水中氨的含量[J]. 李山,陈池来,朱德泉,关柯,阮智铭,刘友江,余健文,徐青. 分析化学. 2016(11)
[4]高场非对称波形离子迁移谱分离电压的温度非线性误差建模与补偿[J]. 高磊,徐效文. 科学技术与工程. 2016(05)
[5]高场非对称波形离子迁移谱（FAIMS）技术快速检测中药材中二氧化硫[J]. 汪小知,李娟,赵伟军,李灵峰,李鑫,李鹏,吴越,王玉. 药物分析杂志. 2014(09)
[6]基于紫外光离子源高场不对称波形离子迁移谱的化学战剂模拟剂检测[J]. 刘友江,陈池来,张乐华,张晓天,王泓伟,孔德义. 分析化学. 2014(09)
[7]利用高场非对称波形离子迁移谱技术快速鉴别降糖中药中的西药成分[J]. 李灵锋,王铁松,韩可,徐天白,王琦,李鹏,汪小知. 分析化学. 2014(04)
[8]芯片级高场非对称波形离子迁移谱技术检测危险品[J]. 张洁,李灵锋,郭大鹏,张媛,王琦,李鹏,汪小知. 分析化学. 2013(07)
[9]圆柱型高场非对称波形离子迁移谱的数值模拟和实验研究[J]. 韩丰磊,赵琨,王卫国,李海洋. 现代科学仪器. 2012(02)
[10]一种基于厚膜工艺的高集成度FAIMS迁移管的研制[J]. 赵聪,陈池来,陈然,王焕钦,王电令,刘友江,高钧,尤晖,孔德义,Juergen Brugger. 分析仪器. 2012(02)
本文编号：3145928
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
离子迁移谱原理示惫图
作为最早提出的一类离子迁移谱，ＤＴＩＭＳ已经被广泛应用于商业中。产品包??括：Ｓｍｉｔｈｓ?Ｄｅｔｃｉｏｎ?公司生产的?ＩＯＮＳＣＡＮ?４００Ｂ、Ｅｘｃｅｌｌｉｍｓ?公司生产的?ＨＰＩＭＳ??ＴＭ、ＡＩＲＳＥＮＳＥ?Ａｎａｌｙｔｉｃｓ?ＧｍｂＨ公司生产的ＧＤＡ系列产品等。??（２）行波离子迁移谱（ＴＷＩＭＳ）??行波离子迁移谱（Ｔｒａｖｅｌｉｎｇ?Ｗａｖｅ?Ｉｏｎ?Ｍｏｂｉｌｉｔｙ?Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，?ＴＷＩＭＳ）和飞行??时间离子迁移谱具有相似的结构，不同之处在于其迁移分析器内部具有不同的电??场分布特征［３８—３９］。如图１．３所示，ＴＷＩＭＳ?—方面通过在相邻环形电极上施加相??位相反的射频电压以提供径向离子约束（这使得ＴＷＩＭＳ具有很高的传输效率），??另一方面采用周期性施加的脉冲电压推动离子整体向前运动的同时做周期性振??荡运动。ＴＷＩＭＳ工作时，逐次从装置的一端到另一端施加直流脉冲电压，在固??定的脉冲停留时间之后，电压步进到下一个电极对，从而产生行波。行波电场如??“海浪”一样连续不断地由迁移分析器入口处向出口处移动，而离子像“冲浪”一样??被推动着向前运动。当离子被行波推动时，具有较大迁移率的离子与气体分子碰??撞较少，具有较小迁移率的离子碰撞较多。通过控制行进电压波的周期和幅值即??。??
作为最早提出的一类离子迁移谱，ＤＴＩＭＳ已经被广泛应用于商业中。产品包??：Ｓｍｉｔｈｓ?Ｄｅｔｃｉｏｎ?公司生产的?ＩＯＮＳＣＡＮ?４００Ｂ、Ｅｘｃｅｌｌｉｍｓ?公司生产的?ＨＰＩＭＳ??Ｍ、ＡＩＲＳＥＮＳＥ?Ａｎａｌｙｔｉｃｓ?ＧｍｂＨ公司生产的ＧＤＡ系列产品等。??（２）行波离子迁移谱（ＴＷＩＭＳ）??行波离子迁移谱（Ｔｒａｖｅｌｉｎｇ?Ｗａｖｅ?Ｉｏｎ?Ｍｏｂｉｌｉｔｙ?Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，?ＴＷＩＭＳ）和飞行??间离子迁移谱具有相似的结构，不同之处在于其迁移分析器内部具有不同的电??分布特征［３８—３９］。如图１．３所示，ＴＷＩＭＳ?—方面通过在相邻环形电极上施加相??位相反的射频电压以提供径向离子约束（这使得ＴＷＩＭＳ具有很高的传输效率），??另一方面采用周期性施加的脉冲电压推动离子整体向前运动的同时做周期性振??荡运动。ＴＷＩＭＳ工作时，逐次从装置的一端到另一端施加直流脉冲电压，在固??的脉冲停留时间之后，电压步进到下一个电极对，从而产生行波。行波电场如??海浪”一样连续不断地由迁移分析器入口处向出口处移动，而离子像“冲浪”一样??推动着向前运动。当离子被行波推动时，具有较大迁移率的离子与气体分子碰??较少，具有较小迁移率的离子碰撞较多。通过控制行进电压波的周期和幅值即??实现不同离子的分离。??射频（＋）?射频（－）??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于UV-FAIMS的挥发性氯代苯检测方法[J]. 吴志远,余健文,刘友江,陈池来. 光谱学与光谱分析. 2017(10)
[2]芯片级非对称场离子迁移谱技术快速识别不同霉变烟草[J]. 周沅桢,张强,羊一涛,李灵锋,汪小知. 中国烟草学报. 2016(06)
[3]利用紫外光离子源高场不对称波形离子迁移谱快速、现场检测水中氨的含量[J]. 李山,陈池来,朱德泉,关柯,阮智铭,刘友江,余健文,徐青. 分析化学. 2016(11)
[4]高场非对称波形离子迁移谱分离电压的温度非线性误差建模与补偿[J]. 高磊,徐效文. 科学技术与工程. 2016(05)
[5]高场非对称波形离子迁移谱（FAIMS）技术快速检测中药材中二氧化硫[J]. 汪小知,李娟,赵伟军,李灵峰,李鑫,李鹏,吴越,王玉. 药物分析杂志. 2014(09)
[6]基于紫外光离子源高场不对称波形离子迁移谱的化学战剂模拟剂检测[J]. 刘友江,陈池来,张乐华,张晓天,王泓伟,孔德义. 分析化学. 2014(09)
[7]利用高场非对称波形离子迁移谱技术快速鉴别降糖中药中的西药成分[J]. 李灵锋,王铁松,韩可,徐天白,王琦,李鹏,汪小知. 分析化学. 2014(04)
[8]芯片级高场非对称波形离子迁移谱技术检测危险品[J]. 张洁,李灵锋,郭大鹏,张媛,王琦,李鹏,汪小知. 分析化学. 2013(07)
[9]圆柱型高场非对称波形离子迁移谱的数值模拟和实验研究[J]. 韩丰磊,赵琨,王卫国,李海洋. 现代科学仪器. 2012(02)
[10]一种基于厚膜工艺的高集成度FAIMS迁移管的研制[J]. 赵聪,陈池来,陈然,王焕钦,王电令,刘友江,高钧,尤晖,孔德义,Juergen Brugger. 分析仪器. 2012(02)
本文编号：3145928
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