小型化FAIMS儀器部分關鍵技術的初步研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，很多情況下需要對待測物質進行在線實時檢測，目前現有的以質譜、色譜等為主的實驗室大型分析儀器已不能滿足需求。因此，首先對物質分析儀器的便攜性提出要求，而現有的多數高精度分析儀器，因其復雜的真空條件存在整機體積龐大、重量較大的缺點。高場非對稱波形離子遷移譜儀（FAIMS）因其工作于敞開式大氣壓條件下，且經發(fā)展，其核心傳感器芯片可使用MEMS微加工技術做成平板型結構，易于集成和實現小型化，從而可實現實時在線檢測。同時 FAIM

2、S具有靈敏度高、分析速度快和檢測范圍廣等眾多優(yōu)點，因而成為國內外分析儀器領域爭相研究的熱點。
　　本文是在上述便攜式分析儀器需求的大環(huán)境下，針對最終實現小型化FAIMS儀器研制的目的，所展開的其中部分關鍵技術的初步研究。本論文研究的內容主要涉及三個方面：FAIMS系統(tǒng)的進樣研究、FAIMS譜圖的SIMION仿真輔助峰辨識、FAIMS的Android上位機顯示控制軟件初步開發(fā)。針對小型化FAIMS儀器研制主要使用真空紫外燈電離源，考

3、慮到氧氣對真空紫外光的吸收作用，論文首先對目前現有的除氧氣方法進行了調研。之后進行了純氮氣中混入不同比例氧氣作載氣的FAIMS實驗，在確定氮氧4:1可行的基礎上，對比了環(huán)境空氣、壓縮空氣、經干燥凈化處理的空氣作載氣的FAIMS實驗，實現了使用環(huán)境空氣依次經過硅膠、活性炭、分子篩處理后用于FAIMS進樣載氣的方法。在此基礎，進行了在實驗室內模擬環(huán)境空氣中混入樣品，并經過吸附處理后實現從環(huán)境空氣直接進樣的FAIMS實驗研究，得出單獨使用硅膠

4、或者活性炭處理后實現 FAIMS系統(tǒng)空氣直接進樣的可行性，并分析了不同進樣方式下，產生 FAIMS譜圖中離子峰對應補償電壓差異和分辨率差異的原因。為實現FAIMS儀器和質譜儀在聯(lián)用之前對FAIMS譜圖的離子峰辨識的目的，使用SIMION離子運動軌跡仿真軟件進行模擬，并結合理論推導證實了該仿真結果：隨著遷移區(qū)所加射頻RF電壓幅值的增加，峰值補償電壓變化曲線近似平行的譜峰為同一種離子。對基于Android系統(tǒng)的FAIMS上位機控制軟件進行初