專利名稱：一種表面解吸附采樣的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是基于介質(zhì)阻擋放電等離子體中高能物種的表面解吸附采樣方法及裝置， 尤其涉及高能物種轟擊物體表面吸附的待測樣品解吸附采樣，解吸附采樣后的待測樣品進 入質(zhì)譜、離子遷移譜、色譜等分析進行分析檢測。
背景技術(shù)：
采樣技術(shù)的研究一直是分析儀器一個非常重要的研究課題。對于氣體樣品、揮發(fā) 性或半揮發(fā)性樣品，通常采用吹掃、抽氣等直接采樣的方法使樣品直接進入質(zhì)譜、離子遷移 譜、色譜等分析儀器進行檢測；而對于液體樣品，可以通過膜進樣方式使液體中樣品選擇性 通過滲透或半滲透膜進入分析儀器。但是對于固體樣品，特別是吸附在物體表面的樣品的 取樣卻一直是一個難點。人們通常使用取樣棒或取樣紙/布擦拭物體表面，然后將取樣棒 或取樣紙/布放置在熱解析裝置中氣化，最后由分析儀器分析。傳統(tǒng)的加熱解吸附采樣過 程復(fù)雜，屬于離線采樣。因此，需要發(fā)展一種可以原位在線的表面解吸附采樣取樣的方法。介質(zhì)阻擋放電(Dielectric Barrier Discharge, DBD)是有絕緣介質(zhì)插入放電空 間的一種非平衡態(tài)氣體放電又稱介質(zhì)阻擋電暈放電或無聲放電。介質(zhì)阻擋放電能夠在大氣 壓下實現(xiàn)穩(wěn)定的放電。電源頻率可從50Hz至IMHz。電極結(jié)構(gòu)的設(shè)計形式多種多樣。在兩 個放電電極之間充滿某種工作氣體，并將其中一個或兩個電極用絕緣介質(zhì)覆蓋，也可以將 介質(zhì)直接懸掛在放電空間或采用顆粒狀的介質(zhì)填充其中，當兩電極間施加足夠高的交流電 壓時，電極間的氣體會被擊穿而產(chǎn)生放電，即產(chǎn)生了介質(zhì)阻擋放電。放電產(chǎn)生的等離子體的 溫度很低，接近室溫；但是離子、電子等物種具有很高的能量，足以使吸附在物體表面的待 測樣品從物體表面解吸附采樣進入氣相，再通過管路進入分析檢測儀器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種利用介質(zhì)阻擋放電等離子體的表面解吸附采樣方法及裝置，裝置 包括放電電源、高壓電極、地電極、絕緣介質(zhì)、腔體等。在高壓電極和地電極間施加一定電 壓，產(chǎn)生大量高濃度電子、離子、中性自由基在內(nèi)的物種，在電場加速作用下這些高能物種 通過地電極上的小孔轟擊待測物體表面；在這些高能物種作用下，吸附在物體表面的分子 脫離物體表面，然后被質(zhì)譜、遷移譜等分析儀器檢測。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)物體表面的在線采 樣，加快分析時間，提高分析效率。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種表面解吸附采樣的方法，在高壓電場的作用下，由介質(zhì)阻擋放電，依靠放電氣 體放電產(chǎn)生的高能物種轟擊物體表面使待測樣品從物體表面解吸附，然后由放電氣體的氣 流或分析儀器所形成的負壓氣流載帶進入分析儀器。放電氣體沖入介質(zhì)阻擋放電的高壓電極和地電極之間，放電氣體為氦氣、氬氣、氖 氣、氮氣、空氣中的一種或多種。實現(xiàn)所述方法的裝置，包括筒狀的絕緣腔體，在絕緣腔體的筒體內(nèi)壁表面設(shè)置有與筒體同軸的環(huán)狀凸臺，在環(huán)狀凸臺側(cè)壁上設(shè)置有與絕緣腔體外部相通的放電氣體入口， 環(huán)狀凸臺的上方依次設(shè)置有平板狀絕緣介質(zhì)、平板狀高壓金屬電極、絕緣安全帽，絕緣介 質(zhì)、高壓金屬電極、絕緣安全帽相互疊合放置，高壓金屬電極通過高壓導(dǎo)線與高壓交流電源 電連接；環(huán)狀凸臺的下方設(shè)置有帶孔金屬地電極，帶孔金屬地電極為平板狀，平板狀上開 設(shè)有小孔，帶孔金屬地電極通過地線接地；在帶孔金屬地電極下方由絕緣腔體的筒體所圍繞的區(qū)域形成氣體和高能離子出□。絕緣介質(zhì)為石英、陶瓷、環(huán)氧樹脂或ABS工程塑料，其厚度是0. 5 3mm ；高壓金屬電極與帶孔金屬地電極兩個電極的間距是3 20mm，電極的面積是 0. 5 100mm2，絕緣介質(zhì)可以覆蓋在高壓電極上，也可以處于高壓電極和地電極之間。帶孔金屬地電極上面設(shè)有多個小孔，小孔直徑在0. Imm到20mm之間。該方法可以實現(xiàn)在線采樣，提高采樣效率、縮短采樣時間。


圖1.介質(zhì)阻擋放電表面解吸附采樣取樣方法及裝置；圖中1.高壓交流電源；2.高壓金屬電極；3.絕緣介質(zhì)；4.帶孔金屬地電極； 5.絕緣腔體；6.高壓導(dǎo)線；7.地線；8.絕緣安全帽；9.放電氣體入口 ；10.氣體和高能離子 出口。圖2.高能物種解吸附采樣過程的原理示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1所示。本采樣裝置，主要由高壓交流電源、高壓金屬電極、絕緣介質(zhì)、帶 孔金屬地電極、絕緣腔體、高壓導(dǎo)線、地線、絕緣安全帽。其中筒狀的絕緣腔體5，在絕緣腔體5的筒體內(nèi)壁表面設(shè)置有與筒體同軸的環(huán)狀凸臺， 在環(huán)狀凸臺側(cè)壁上設(shè)置有與絕緣腔體5外部相通的放電氣體入口 9，環(huán)狀凸臺的上方依次 設(shè)置有平板狀絕緣介質(zhì)3、平板狀高壓金屬電極2、絕緣安全帽8，絕緣介質(zhì)3、高壓金屬電極 2、絕緣安全帽8相互疊合放置，高壓金屬電極2通過高壓導(dǎo)線6與高壓交流電源1電連接；環(huán)狀凸臺的下方設(shè)置有帶孔金屬地電極4，帶孔金屬地電極4為平板狀，平板狀上 開設(shè)有小孔，帶孔金屬地電極4通過地線7接地；在帶孔金屬地電極4下方由絕緣腔體5的筒體所圍繞的區(qū)域形成氣體和高能離子 出口 10。絕緣介質(zhì)3為石英，其厚度是2mm ；高壓金屬電極2與帶孔金屬地電極4兩個電極的間距是8mm，電極的面積是 60mm2，絕緣介質(zhì)6處于高壓電極和地電極之間。帶孔金屬地電極4上面設(shè)有5-100個小孔，小孔直徑在0. Imm到20mm之間。所述的表面解吸附采樣采樣在高壓電場的作用下，由介質(zhì)阻擋放電，依靠放電氣 體放電產(chǎn)生的高能物種轟擊物體表面使待測樣品從物體表面解吸附采樣，然后由放電氣體 的氣流或分析儀器所形成的負壓氣流載帶進入分析儀器。
放電氣體沖入介質(zhì)阻擋放電的高壓電極和地電極之間，放電氣體為氦氣、氬氣、氖 氣、氮氣、空氣中的一種或多種。由于這些高能物種的能量遠大于樣品與物體表面的吸附能，放電產(chǎn)生的高能離 子、電子等物種在電場作用下，轟擊到物體表面的待測樣品分子，把能量傳遞給樣品分子， 使其脫離物體表面，然后由氣體載帶進入分析儀器檢測。高能物種解吸附采樣過程的原理 示意圖如圖2所示。介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的大量高能物種足以保證獲得高采樣效率。
權(quán)利要求
1.一種表面解吸附采樣的方法，其特征在于在高壓電場的作用下，由介質(zhì)阻擋放電， 依靠放電氣體放電產(chǎn)生的高能物種轟擊物體表面使待測樣品從物體表面解吸附，然后由放 電氣體的氣流或分析儀器所形成的負壓氣流載帶進入分析儀器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于放電氣體沖入介質(zhì)阻擋放電的高壓電極 和地電極之間，放電氣體為氦氣、氬氣、氖氣、氮氣、空氣中的一種或多種。
3.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的裝置，包括筒狀的絕緣腔體(5)，其特征在于 在絕緣腔體(5)的筒體內(nèi)壁表面設(shè)置有與筒體同軸的環(huán)狀凸臺，在環(huán)狀凸臺側(cè)壁上設(shè)置有與絕緣腔體(5)外部相通的放電氣體入口(9)，環(huán)狀凸臺的上方依次設(shè)置有平板狀絕 緣介質(zhì)(3)、平板狀高壓金屬電極(2)、絕緣安全帽(8)，絕緣介質(zhì)(3)、高壓金屬電極(2)、絕 緣安全帽(8)相互疊合放置，高壓金屬電極(2)通過高壓導(dǎo)線(6)與高壓交流電源(1)電 連接；環(huán)狀凸臺的下方設(shè)置有帶孔金屬地電極(4)，帶孔金屬地電極(4)為平板狀，平板狀上 開設(shè)有小孔，帶孔金屬地電極(4)通過地線(7)接地；在帶孔金屬地電極(4)下方由絕緣腔體(5)的筒體所圍繞的區(qū)域形成氣體和高能離子 出口(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于絕緣介質(zhì)(3)為石英、陶瓷、環(huán)氧樹脂或 ABS工程塑料，其厚度是0. 5 3mm ；高壓金屬電極(2)與帶孔金屬地電極(4)兩個電極的間距是3 20mm，電極的面積是 0. 5 100mm2，絕緣介質(zhì)可以覆蓋在高壓電極上，也可以處于高壓電極和地電極之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于帶孔金屬地電極(4)上面設(shè)有多個小孔， 小孔直徑在0. Imm到20mm之間。
全文摘要
本發(fā)明一種利用介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生等離子體用于表面解吸附采樣方法和裝置，包括交流高壓電源、高壓電極、地電極、絕緣介質(zhì)、放電氣體進出口、腔體等。在高壓電極和地電極間施加一定交流電壓，放電氣體被擊穿產(chǎn)生大量高能高濃度電子、離子等物種，在電場加速作用下高能物種經(jīng)過地電極上的小孔后轟擊物體表面，將吸附在物體表面的爆炸物、毒品等待測樣品分子從物體表面解吸附后，由氣體載帶進入質(zhì)譜、遷移譜等分析儀器檢測。該方法可以實現(xiàn)原位在線采樣，提高采樣效率、縮短采樣時間。
文檔編號G01N1/02GK102103039SQ20091026544
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者倉懷文, 李海洋, 王衛(wèi)國, 陳創(chuàng), 鞠幫玉, 韓豐磊 申請人:中國科學院大連化學物理研究所