基于脈沖正電暈放電離子源的離子遷移譜儀研究.pdf

1、離子遷移譜(ion nlobility spectrometry)技術(shù)作為一項卓越的痕量氣態(tài)物質(zhì)探測技術(shù),被廣泛應(yīng)用于機場安檢、生化戰(zhàn)劑檢測和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。傳統(tǒng)離子遷移譜儀一般采用放射性元素63Ni作為離子源,它具有性能穩(wěn)定、無功耗等優(yōu)點,但其缺點也是顯而易見的,放射性元素在離子遷移譜儀微型化便攜式應(yīng)用中,會對使用者的身體健康構(gòu)成潛在的威脅,不利于其推廣和被使用者廣泛接受。因此,從健康、環(huán)保的角度考慮,發(fā)展替代離子源勢在必行。

2、　　 本文嘗試采用脈沖正電暈放電作為離子遷移譜儀離子源。脈沖電暈放電離子源除了具有無放射性污染的優(yōu)點外,還具有功耗低、離子利用率高等優(yōu)勢,同時,它易于采用MEMS微加工技術(shù)實現(xiàn),而且與之相應(yīng)的離子遷移譜儀遷移管結(jié)構(gòu)不需要離子門,結(jié)構(gòu)簡單,為今后離子遷移譜儀的微型化創(chuàng)造了有利條件。
　　 本文在對基于電暈放電離子源的離子遷移譜儀研究背景和現(xiàn)狀進行簡要分析的基礎(chǔ)上,詳細(xì)分析了離子遷移譜儀的原理與結(jié)構(gòu)。采用“針-網(wǎng)”非對稱電極結(jié)構(gòu),

3、對直流正電暈放電和脈沖正電暈放電進行了大量實驗和特性分析。通過設(shè)計的實驗系統(tǒng),實現(xiàn)了單次脈沖放電產(chǎn)生的正離子數(shù)的測量,得到了正離子數(shù)隨各個電極參數(shù)的變化規(guī)律,為深入了解電暈放電特性,設(shè)計結(jié)構(gòu)合理的脈沖正電暈放電離子源提供了最直接的數(shù)據(jù)支撐。接下來,設(shè)計并實際制作出基于脈沖正電暈放電離子源的離子遷移譜儀主體結(jié)構(gòu),對空氣中反應(yīng)物離子的遷移譜進行了成功的探測,驗證了脈沖正電暈放電作為離子遷移譜儀離子源的性能。實驗分析了空氣中水蒸汽含量對離子遷