專利名稱：苯系物快速在線監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種環(huán)境污染檢測，尤其涉及一種苯系物快速在線監(jiān)測儀。
當(dāng)前，我國環(huán)境污染已經(jīng)從燃燒煤能源常規(guī)污染轉(zhuǎn)向有機痕量污染。據(jù)北京地區(qū)已監(jiān)測出有300多種痕量揮發(fā)性有機物，而且種類和數(shù)量仍有發(fā)展惡化趨勢，危及人體健康。要改善污染環(huán)境，首先必須對污染體作準(zhǔn)確測量。目前對污染成份的測量有紅外吸收法、化學(xué)發(fā)光、火焰發(fā)光、順磁法等，以秒時間量級上的快速分析方法，目前只有對NO、NO2、O2、CO和CO2等小分子適用，其它成份只能通過氣相色譜/質(zhì)譜或液相色譜/質(zhì)譜進(jìn)行分析，這些方法的主要缺點在于耗時大，檢測價格昂貴。
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有檢測中存在的問題，提供一種對痕量苯系物包括苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、四甲苯等進(jìn)行多組分的快速在線監(jiān)測儀。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型苯系物快速在線監(jiān)測儀由進(jìn)樣源、電離區(qū)、探測器和真空腔組成，所述進(jìn)樣源由采樣和進(jìn)樣裝置從廢氣管道里的部分氣體作為樣品氣體引入由電極組成的電離區(qū)，當(dāng)樣品氣體垂直進(jìn)入電離區(qū)時，廢氣中的苯系物被水平方向的激光電離，所述電離，其方法由紫外激光電離，增強了電離時對物質(zhì)的選擇性。在廢氣中的苯系物首先吸收一個光量子激發(fā)到中間共振態(tài)，激發(fā)態(tài)分子再吸收一個光量子電離成離子，而對其它物質(zhì)由于不存在與激光單光子共振的中間激發(fā)態(tài)，不能被激發(fā)電離。
所述電極由電極1、電極2分別加有直流高壓，電極3是零電位，電極1、2、3按不同距離平行排列組成，電極1、2之間為電離區(qū)，電極2、3間為加速區(qū)，并在電級2、3的中心處開設(shè)供離子通過的小孔。苯系物被激光電離后，各離子在直流電場的作用下獲得相同的動能，由于不同的分子質(zhì)量大小不同，它們獲得的速度不一樣，重分子運動慢，而輕分子運動快，這些分子經(jīng)電極3后面的無場區(qū)到達(dá)離子探測器的時間不同，質(zhì)量重的分子后到達(dá)，輕的分子先到達(dá)，利用示波器或瞬態(tài)記錄儀在激光同步觸發(fā)下，就可以根據(jù)離子到達(dá)時間的先后不同，由被測電離的苯系物的質(zhì)量確定哪種物質(zhì)。
所述探測器為了提高增益由兩塊微通道板組成。
為避免離子在運動過程中與其它分子相互碰撞，在離子運動路徑上保持高真空狀態(tài)，所述真空，由渦輪分子泵維持真空腔內(nèi)的真空度為10-5乇。
本實用新型的優(yōu)點是(1)利用紫外激光電離，具有選擇性，在復(fù)雜的樣品氣體中，只有苯系物才被電離，直接可以對樣品氣體進(jìn)行分析，不需要前期處理，從而本實用新型在線監(jiān)測，其測量速度快。(2)根據(jù)分子質(zhì)量的不同，區(qū)分被同時電離的不同苯系物，可以對苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、四甲苯等進(jìn)行多組分的同時分析。
以下結(jié)合附圖對實用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實用新型苯系物快速在線監(jiān)測儀的結(jié)構(gòu)圖。
如圖1所示，電極1、電極2、電極3和探測器6用公知的方法固定在真空腔9內(nèi)，真空腔9在電極1和2中間上端配有樣品氣體引入的進(jìn)樣管道4，水平方向裝有供激光進(jìn)入的石英玻璃窗口，由波長為248nm、脈沖寬度為2.5ns-10ns，激光能量為0.5mj-2.5mj的紫外激光與垂直向下引入的樣品氣體交叉，把樣品氣體中的苯系物電離，真空腔9內(nèi)的真空度由渦輪分子泵維持在10-5乇左右。電極1、2、3是金屬板分別按不同距離平行排列，其中電極1、2分別加有直流高壓，形成電離區(qū)，電極3為零電位，電極2和3的中心設(shè)有供加速離子穿過的小孔，這些獲得相同能量的離子經(jīng)電極3后面的無場區(qū)，因質(zhì)量不同先后到達(dá)離子探測器6的時間不同，由10MHZ以上的示波器7或100MHZ以上瞬態(tài)記錄儀分檢出被同時電離的苯系物苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、四甲苯等物質(zhì)。
本實用新型可以對苯系物進(jìn)行多組分的快速在線監(jiān)測，測量靈敏度優(yōu)于100萬分之一，時間分辨小于0.1秒，可廣泛用于環(huán)境污染監(jiān)測和工業(yè)過程控制等方面。
權(quán)利要求1.一種苯系物快速在線監(jiān)測儀，包括由金屬材料組成的真空腔(9)，一個快速進(jìn)樣管道(4)和離子探測器(6)，其特征在于真空腔(9)內(nèi)包括由電極(1)和電極(2)之間組成的電離區(qū)，電極(2)和電極(3)之間組成的加速區(qū)，電極(3)到離子探測區(qū)之間為無場區(qū)，所述真空腔(9)頂端于電離區(qū)中心垂直方向有進(jìn)樣管道(4)的入口與進(jìn)樣氣體交叉處的水平方向設(shè)有供激光穿過的石英玻璃窗口(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯系物快速在線監(jiān)測儀，其特征在于所述電極(1)和電極(2)分別加有直流高壓，電極(3)為零電位，上述電極(1)、(2)、(3)之間分別按不同距離平行排列，且電極(2)和電極(3)的中心處設(shè)有供加速離子穿過的小孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯系物快速在線監(jiān)測儀，其特征在于在電離區(qū)有波長為248nm、脈寬為2.5ns-10ns，能量為0.5mj-2.5mj的紫外激光對苯系物電離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯系物快速在線監(jiān)測儀，其特征在于所述真空腔(9)設(shè)有渦輪分子泵(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯系物快速在線監(jiān)測儀，其特征在于所述離子探測器(6)為兩塊微通板級聯(lián)而成。
專利摘要本實用新型公開了一種由進(jìn)樣源、真空腔和置于真空腔內(nèi)的電離區(qū)以及離子探測器組成的苯系物快速在線監(jiān)測儀。其電離區(qū)由三塊極板按不同距離平行排列,電極1和電極2分別加有直流高壓,電極3為零電位,形成了電極1和2之間為電離區(qū),電極2和3之間為加速區(qū),電極3后面為無場區(qū)。當(dāng)樣品氣體進(jìn)入電離區(qū)被紫外激光電離后,選擇出在電場作用下獲得相同能量的苯系物離子,由于它們的質(zhì)量不同先后到達(dá)離子探測器6的時間也不同,經(jīng)瞬態(tài)記錄儀7分檢出被同時電離的苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、四甲苯等物質(zhì)。本監(jiān)測儀測量靈敏度優(yōu)于100萬分之一,時間分辨小于0.1秒,可廣泛用于環(huán)境污染監(jiān)測和工業(yè)過程控制等方面。
文檔編號G01N35/00GK2438123SQ0022187
公開日2001年7月4日 申請日期2000年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月22日
發(fā)明者魏杰, 張冰, 章蓮蒂, 鄭海洋, 孔祥和, 夏柱紅, 顧學(xué)軍, 李子堯 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機械研究所