детектор микропримесей и способ детектирования микропримесей

Формула изобретения

1. Детектор микропримесей, содержащий:

десорбционную камеру, которая формирует зону десорбции и имеет кожух, канал подачи пробы для ввода пробы, в которой необходимо обнаруживать микропримеси, в десорбционную камеру и канал выпуска газа для вывода газа, захватывающего пробу, из десорбционной камеры, причем

каналы подачи пробы и выпуска газа сообщаются с десорбционной камерой при осуществлении процесса предварительного концентрирования газа, захватывающего пробу, в десорбционной камере детектора микропримесей путем изменения объема десорбционной камеры, в результате чего обеспечивается непрерывная подача и накопление пробы.

2. Детектор микропримесей по п.1, в котором десорбционная камера имеет также подвижную часть, а объем камеры выполнен с возможностью изменяться путем перемещения подвижной части.

3. Детектор микропримесей по п.2, в котором десорбционная камера имеет боковую стенку, формирующую в целом цилиндрическую внутреннюю полость, а подвижная часть содержит подвижный элемент, который расположен во внутренней полости с возможностью скольжения в ней для изменения ее объема.

4. Детектор микропримесей по п.3, в котором температура в зоне десорбции и/или интенсивность газа, захватывающего пробу и выводимого через канал выпуска газа десорбционной камеры выполнен с возможностью изменяться при осуществлении забора пробы и анализа, осуществляемых в детекторе микропримесей.

5. Детектор микропримесей по п.4, в котором изменение температуры в зоне десорбции представляет собой процесс повышения температуры десорбции.

6. Детектор микропримесей по п.5, который является спектрометром ионной подвижности.

7. Способ анализа для детектора микропримесей, включающий:

непрерывную подачу пробы в десорбционную камеру детектора микропримесей,

которая формирует зону десорбции;

непрерывный выпуск газа, захватывающего пробу, из десорбционной камеры; и

предварительное концентрирование газа, содержащего захваченную пробу, в десорбционной камере путем изменения объема десорбционной камеры, при непрерывной подаче пробы в десорбционную камеру и непрерывном выпуске газа, захватывающего пробу.

8. Способ анализа по п.7, который дополнительно включает:

непрерывное накопление, обработку и анализ пробы.

9. Способ анализа по п.7, который дополнительно включает:

регулирование или изменение температуры в зоне десорбции и/или интенсивности потока газа, захватывающего пробу и выпускаемого из десорбционной камеры.

10. Способ анализа по п.9, в котором регулирование температуры в зоне десорбции включает повышение температуры.

Описание изобретения к патенту

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к устройству обнаружения (детектору) следовых количеств (микропримесей) и к способу анализа для такого детектора, и в частности к такому детектору, как, например, спектрометр ионной подвижности, предназначенному для обнаружения взрывчатых веществ, наркотиков и им подобных веществ, который может обеспечивать непрерывную подачу пробы с помощью газа и предварительное концентрирование газа, захватывающего пробу, и к такому способу анализа для детектора микропримесей, в котором может обеспечиваться непрерывная подача пробы с помощью газа и предварительное концентрирование газа, захватывающего пробу.

2. ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Традиционно используются два способа подачи пробы с помощью газа, которые используются в спектрометрах ионной подвижности для обнаружения взрывчатых веществ, наркотиков и им подобных веществ: в первом способе проба непрерывно подается и накапливается без использования процесса предварительного концентрирования газа, и в другом способе осуществляется предварительное концентрирование, однако процессы предварительного концентрирования и подачи пробы осуществляются независимо друг от друга.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В связи с вышесказанным целью настоящего изобретения является создание детектора микропримесей и способа анализа для детектора микропримесей, которые не прерывают процесс обнаружения или анализа при осуществлении процесса предварительного концентрирования газа для улучшения отношения количества задержанного вещества, которое необходимо обнаруживать, к количеству вещества, захваченного газом, и количество накопленного задержанного вещества, в результате чего снижается вероятность необнаружения вещества, и повышается чувствительность детектора.

В настоящем изобретении предлагается детектор микропримесей. Детектор примесей содержит десорбционную камеру, формирующую зону десорбции. Десорбционная камера имеет кожух. Кожух имеет канал подачи пробы для ввода вещества, которое необходимо обнаруживать, в десорбционную камеру и канал выпуска газа для вывода газа, захватывающего пробу, из десорбционной камеры. Кроме того, детектор микропримесей содержит контроллер для управления детектором микропримесей таким образом, чтобы канал подачи пробы и канал выпуска газа сообщались с десорбционной камерой при осуществлении процесса предварительного концентрирования в детекторе микропримесей для непрерывной подачи и накопления пробы.

В настоящем изобретении предлагается также способ анализа для детектора микропримесей. Способ включает: непрерывную подачу пробы в десорбционную камеру детектора микропримесей; непрерывный выпуск газа, захватывающего пробу, из десорбционной камеры; и предварительное концентрирование газа, захватывающего пробу, или газообразной пробы в десорбционной камере при непрерывной подаче пробы в десорбционную камеру и непрерывном выпуске газа, захватывающего пробу.

Таким образом, процесс подачи пробы не прерывается при осуществлении процесса предварительного концентрирования газа, в результате чего улучшается отношение количества задержанного вещества, которое необходимо обнаруживать, к количеству вещества, захваченного газом, и количество накопленного задержанного вещества, и, соответственно, снижается вероятность необнаружения вещества, и повышается чувствительность детектора. Кроме того, процессы накопления, обработки и анализа данных могут осуществляться в детекторе микропримесей в процессе подачи пробы и предварительного концентрирования газа. Детектор микропримесей имеет отличное время обнаружения независимо от уровня концентрации (высокая или низкая) в газе вещества, которое необходимо обнаруживать, и детектор микропримесей может осуществлять непрерывный забор пробы в течение длительного времени.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фигура 1 - схема, иллюстрирующая процесс подачи пробы с помощью газа перед осуществлением предварительного концентрирования газа в соответствии с настоящим изобретением;

фигура 2 - схема, на которой показано состояние, в котором осуществляется процесс предварительного концентрирования газа при осуществлении процесса подачи пробы в соответствии с настоящим изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Детектор микропримесей и способ анализа для такого детектора в соответствии с настоящим изобретением будет описан ниже со ссылками на фигуры 1, 2.

Сначала со ссылками на фигуры 1, 2 будет описан предлагаемый в настоящем изобретении детектор микропримесей. Как показано на фигурах 1, 2, детектор микропримесей содержит десорбционную камеру, формирующую зону 21 десорбции, и контроллер (не показан). Десорбционная камера имеет кожух. Кожух имеет канал 22 подачи пробы для ввода вещества 55, которое необходимо обнаруживать, в десорбционную камеру и канал 23 выпуска газа для вывода газа, захватывающего пробу, из десорбционной камеры. Контроллер используется для управления детектором микропримесей таким образом, чтобы канал 22 подачи пробы и канал 23 выпуска газа сообщались с десорбционной камерой при осуществлении процесса предварительного концентрирования в детекторе для непрерывной подачи и накопления пробы.

Детектор микропримесей может быть таким прибором, как спектрометр ионной подвижности, обеспечивающий обнаружение взрывчатых веществ, наркотиков и им подобных веществ. Как показано на фигурах 1, 2, канал 23 выпуска газа соединяется по трубке с насосом 26 подачи пробы, и между зоной 21 десорбции и зоной 32 ионизации расположена полупроницаемая мембрана 31.

Кроме того, кожух содержит подвижную часть. Объем десорбционной камеры может изменяться путем перемещения подвижной части для осуществления процесса предварительного концентрирования газа. Например, часть кожуха может быть гибкой, и объем десорбционной камеры может изменяться с помощью этой гибкой части кожуха. Понятно, что подвижной частью может быть любое устройство, которое может изменять объем десорбционной камеры.

В варианте осуществления изобретения, представленном на фигурах 1, 2, кожух содержит также боковую стенку, формирующую цилиндрическую внутреннюю полость. Подвижной частью является подвижный элемент 24. Подвижный элемент 24 расположен в указанной внутренней полости с возможностью скольжения в ней для изменения ее объема. Внутренняя полость может иметь цилиндрическую форму, форму призмы или любую подходящую форму колонки. Подвижный элемент 24 имеет форму, которая соответствует форме поперечного сечения внутренней полости для перемещения в этой полости в качестве поршня, причем подвижный элемент 24 плотно прилегает к боковой стенке.

Детектора микропримесей содержит также ловушку 25, выполняющую функцию десорбера. Ловушка расположена в десорбционной камере и обладает высокой абсорбционной способностью для вещества, которое необходимо обнаруживать, и большую величину удельной площади поверхности. Ловушка выполняет функцию десорбера при осуществлении процесса предварительного концентрирования газа. Десорбер может быть изготовлен из материала, имеющего большую величину удельной площади поверхности и высокую абсорбционную способность. Ловушка 25 соединена с источником 35 питания через переключатель К.

Для повышения эффективности десорбции контроллер может регулировать температуру зоны десорбции и/или интенсивность потока газа, содержащего захваченную пробу и выходящего по каналу выпуска газа десорбционной камеры при осуществлении процесса предварительного концентрирования газа и процесса десорбции детектора микропримесей. В альтернативном варианте для повышения эффективности десорбции контроллер может регулировать интенсивность потока газообразной пробы или газа, содержащего захваченную пробу.

Предпочтительно регулирование температуры в зоне десорбции представляет собой процесс, в котором температура десорбции быстро повышается при осуществлении десорбции пробы и ее быстром выпуске.

В этом случае эффективность десорбции повышается при осуществлении процесса предварительного концентрирования газа, в результате чего эффективность работы детектора при осуществлении этого процесса повышается.

Далее со ссылками на фигуры 1, 2 будет описан способ анализа для детектора микропримесей в соответствии с настоящим изобретением. Способ анализа для детектора микропримесей включает: непрерывную подачу пробы в десорбционную камеру детектора микропримесей; непрерывный выпуск газа, захватывающего пробу, из десорбционной камеры; и предварительное концентрирование газа, содержащего захваченную пробу или газообразную пробу, в десорбционной камере, при непрерывной подаче пробы в десорбционную камеру и непрерывном выпуске газа, захватывающего пробу. За счет совмещения стадий предварительного концентрирования, подачи и выпуска детектор микропримесей имеет отличное время обнаружения независимо от величины концентрации (высокая или низкая) вещества, которое должно обнаруживаться, в газообразной пробе, и детектор микропримесей может выполнять непрерывный забор пробы в течение длительного времени.

Способ анализа для детектора микропримесей, предлагаемый в настоящем изобретении, может также включать стадию непрерывного накопления, обработки и анализа пробы. Иначе говоря, проба непрерывно накапливается, обрабатывается и анализируется при непрерывной подаче пробы в десорбционную камеру и непрерывном выпуске газа, захватывающего пробу.

Способ анализа для детектора микропримесей может также включать стадию изменения объема десорбционной камеры для обеспечения процесса предварительного концентрирования газа.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения способ анализа для детектора микропримесей может также включать стадию регулирования или изменения температуры в зоне десорбции и/или интенсивности потока газа, захватывающего пробу и выпускаемого из десорбционной камеры.

В предпочтительном варианте изменение температурного режима в зоне десорбции включает быстрое повышение температуры в этой зоне.