用于有毒工业气体检测的离子迁移谱系统

叶浩杰 贾 建 高晓光 何秀丽* 李建平

(1.中国科学院空天信息创新研究院 传感技术国家重点实验室，北京 100190；2.中国科学院大学 电子电气与通信工程学院，北京 100049)

我国是石化燃料的消费大国，也是全球第一的钢铁和煤炭生产国，这些资源在生产和使用过程中会产生大量的有毒工业气体。由于工厂生产中存在设备老化、管道腐蚀、人为等因素，有毒工业气体泄漏事故常有发生，造成的人员伤亡、财产损失等不容忽视。如何有效防止有毒工业气体泄漏，以及如何进行泄漏监测尤为重要。

有毒工业气体检测方法主要包括色谱-质谱联用法(Gas Chromatography-Mass Spectrometry, GC-MS)[1]、光学法[2]、电化学法[3]、电子鼻技术[4]等。GC-MS检测精确，能得到丰富的物质信息，但分析时间较长，且操作复杂、仪器体积较大，不适合现场检测；光学法响应快速、灵敏度高，但仪器结构复杂，维护使用要求高；电化学法结构简单，但存在多组分干扰的问题及寿命短的缺点；电子鼻技术采用传感器阵列及模式识别方法，抗干扰能力得以提高，但仍易受环境影响，长期稳定性较差。

离子迁移谱(Ion Mobility Spectrometry, IMS)法是基于不同气相离子在电场中迁移速度的差异来对化学物质进行分离的分析技术[5]。IMS可在大气环境下使用，结构简单、响应迅速、成本低、可靠性高，已广泛应用于爆炸物、毒品、化学战剂等检测以及环境污染、食品安全、医疗等领域[6, 7]。国内外已有利用IMS检测常见有毒工业气体的文献报道。

LaToya Myles等人[8]利用63Ni-IMS对大气中的氨气进行了检测，并将甲基磷酸二甲酯作为掺杂剂以提高定量检测能力，检测限达到7.6×10-5mg/m3。……