【技術實現步驟摘要】
：本專利技術涉及一種采用熱極性切換及多路復用離子遷移譜，通過單根遷移管來同時測定正負兩種極性離子的遷移譜分析技術，屬分析化學和科學儀器領域。
技術介紹
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技術介紹
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1、離子遷移譜(ims)是一種大氣壓下快速分析技術，主要原理是利用氣態離子在電場中與中性氣體分子碰撞截面不同而導致遷移速度差異進行分離和檢測。ims可以用于檢測和鑒定氣體中的化學物質，如爆炸物、毒氣、藥品等。ims技術具有快速、靈敏、便攜等優點，被廣泛應用于安全檢測、環境監測、食品安全等領域。
2、ims具有分析速度快，靈敏度高，結構簡單可靠等優點。離子遷移譜可以在幾秒鐘內完成分析，因此可以快速檢測樣品中的化學物質。離子遷移譜可以檢測非常低濃度的化學物質，從而應用于檢測環境中的微量污染物。離子遷移譜可以對不同的化學物質進行分離和檢測，因此具有高選擇性。
3、在分析化學中，不同極性的化合物通常具有不同的化學性質和反應性。因此，檢測兩種不同極性的離子可以提高化學分析的靈敏度和選擇性。在環境監測中，有些污染物容易形成帶正電荷的離子，適合于正離子模式檢測；而有些污染物容易在電離時帶負電荷，適合于負離子模式檢測。因此，在離子遷移譜分析時需檢測兩種不同極性的離子。
4、為同時測定兩種不同極性的離子，通常的做法采用兩套相同的遷移管系統，其中一套工作于正離子模式，另一套工作于負離子模式。這種方法容易實現，但存在明顯的缺點，比如儀器體積大，成本高，氣路較為復雜；兩支遷移管需同時使用兩種不同極性的高壓電源，絕緣要求高，存在放電打火損壞的
5、為避免這些缺點，也可以采用熱極性切換高壓電源供電的方式，使用單根遷移管在不同的時刻分別測定正離子和負離子。盡管這種方式簡化了進樣系統，但這種遷移管分時復用的方式會降低單一模式下至少一半的數據采集時間，使得靈敏度降低，從而不得不犧牲分辨率等其它方面的性能。
6、為提高離子遷移譜性能，在一個分析周期內將離子反復多次注入遷移管并采用先進數據處理方法獲取離子遷移譜圖的多路復用方法具有明顯的優點。傅里葉變換離子遷移譜、hadamard變換離子遷移譜及傅里葉解卷積離子遷移譜為目前廣泛研究的三種多路復用離子遷移譜。其中傅里葉解卷積離子遷移譜能同時提高靈敏度和分辨率則具有獨特的優點。本專利技術即是將極性切負與傅里葉解卷積多路復用離子遷移譜相結合，與傳統的極性切換模式相比而言，使用單根遷移管進行兩種模式分式切換測定的同時還能進一步提高分辨率和靈敏度，從而解決傳統單遷移管熱極性切換測定兩種不同極性離子時靈敏度低和分辨率低的問題。
技術實現思路
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技術實現思路
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1、本專利技術針對所要解決的技術問題，提供了一種正負極性快速切換方法結合傅里葉解卷積離子遷移譜的方法，以及為此目的而產生的一種0度和180度調頻脈沖信號相結合的控制序列和實現兩種不同極性條件原始數據的解卷積而得到正負極性的離子遷移譜圖的控制和數據處理方法。
2、為達到上述目的，本專利技術采用了以下技術方案：
3、(1)使用傅里葉解卷積門控模塊產生0度相位和180度相位的離子門調頻方波脈沖控制序列，單一相位序列的調制頻率設置為5khz至25khz之間，調制周期設置為50ms至2000ms之間。
4、(2)由處理器或fpga產生離子遷移管高壓極性控制信號，其調制周期設置為50ms至1000ms之間，單一極性周期與離子門調頻方波脈沖控制序列周期相同并實現時序上的同步。
5、(3)高壓電源切換時序與離子門調制信號相互結合，對正負極性更換的瞬時以及離子門調制序列在正負極性模式更換的瞬時所需要的切換時間進行處理，參考離子在遷移管內的行進速率，在極性切換的瞬時做出了大約20ms左右的延遲，此轉換時間在離子流信號的采集過程中將被扣除。
6、(4)在整個工作過程中離子門控制電路保持單一工作狀態，離子門控制的時序結合高壓電源切換的時序，在同一個周期內，控制高壓電源切換的方波序列進行一次高低變換，進而對遷移管兩端作出正負高壓的切換，而離子門控制序列分別與上述序列的正模式和負模式相結合，在正極性持續時間內進行調制，而負極性持續時間內進行另一調制。
7、(5)將法拉弟盤得到的微弱電采集得到的信號放大并進行模數轉換，模數轉換速率與離子門調制速率相同并保持時鐘上的同步。將模數轉換后的正極性信號部分對0度相位的門控調制脈沖序號進行解卷積并進行低通濾波，模數轉換后的負極性信號部分對180度相位的門控調制脈沖序號進行解卷積并進行低通濾波，分別得到正模式和負模式的離子遷移譜圖。
8、(6)通過同一個軟件控制產生離子門調制序列與極性切換序列，控制離子門的調制以及控制極性切換信號的輸入頻率進而控制正負極性線路的切換頻率。通過使用設計的電路系統以及電信號的產生，來控制正負極性的切換，實現兩種不同極性條件原始數據的解卷積而得到正負極性的離子遷移譜圖。
9、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：對離子遷移譜的分析方式提供了新的思路，并且有效結合了單根遷移管正負極性切換與多路復用分析方法。避免了傳統正負極性離子遷移譜分析方法所帶來的成本高，體積大，氣路困難等問題，而且保證了儀器分辨率和靈敏度,且可以一次同時得到正負兩種譜圖以提高效率。
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1.一種同時測定正負離子的傅里葉解卷積離子遷移譜儀及其控制方法，其特征在于，包括使用傅里葉解卷積門控模塊產生0度相位及180度相位的門控頻率調制方波脈沖信號，傳輸到離子門控制模塊以實現離子門的多路復用控制；與此同時對遷移管的遷移電壓極性進行同步切換，將離子門控制的門控頻率調制方波脈沖信號相位切換時序與遷移管高壓電源極性切換的時序完全同步。對離子信號檢測器采集得到的信號與上述門控調制脈沖信號分別經傅里葉解卷積處理，得到兩種不同極性離子遷移譜初級信號，之后再進行傅里葉變換、濾波及傅里葉逆變換，得到兩種不同極性離子遷移譜圖的方法。
2.根據根據權利要求1所述的傅里葉解卷積離子遷移譜儀及其控制方法，其特征在于，所述的傅里葉解卷積門控調制脈沖信號的調制頻率設置為5kHz至25kHz之間，調制周期設置為50ms至2000ms之間。
3.根據根據權利要求1所述的極性切換傅里葉解卷積離子遷移譜儀及其控制方法，其特征在于，所述控制極性切換的信號為占空比為50％的方波，其調期為50至1000ms。
4.根據根據權利要求1所述的正負極性切換傅里葉解卷積離子遷移譜儀及
5.根據權利要求1所述的離子遷移譜儀，其主要部分包括離子源，反應區，離子門，遷移區，屏蔽柵網及法拉第盤檢測器。
6.根據權利要求1所述的正負極性切換傅里葉解卷積離子遷移譜儀及其控制方法，其特征在于：所述的傅里葉變換、濾波及傅里葉逆變換是對消除離子門感應脈沖的離子遷移譜初級信號重建離子遷移譜信號。
...【技術特征摘要】
1.一種同時測定正負離子的傅里葉解卷積離子遷移譜儀及其控制方法，其特征在于，包括使用傅里葉解卷積門控模塊產生0度相位及180度相位的門控頻率調制方波脈沖信號，傳輸到離子門控制模塊以實現離子門的多路復用控制；與此同時對遷移管的遷移電壓極性進行同步切換，將離子門控制的門控頻率調制方波脈沖信號相位切換時序與遷移管高壓電源極性切換的時序完全同步。對離子信號檢測器采集得到的信號與上述門控調制脈沖信號分別經傅里葉解卷積處理，得到兩種不同極性離子遷移譜初級信號，之后再進行傅里葉變換、濾波及傅里葉逆變換，得到兩種不同極性離子遷移譜圖的方法。
2.根據根據權利要求1所述的傅里葉解卷積離子遷移譜儀及其控制方法，其特征在于，所述的傅里葉解卷積門控調制脈沖信號的調制頻率設置為5khz至25khz之間，調制周期設置為50ms至2000ms之間。
3.根...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉文杰，李河翰，楊斌旺，葉智雄，李玉橋，于建娜，
申請(專利權)人：湘潭大學，
類型：發明
國別省市：
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