ДЕСОРБЕР ДЛЯ ДЕТЕКТОРА С РАЗДЕЛЕНИЕМ ИОНОВ ПО ПОДВИЖНОСТИ

Полезная модель относится к области аналитического приборостроения, в частности к аналитическим приборам, предназначенным для обнаружения микроконцентраций веществ и может быть использована совместно с детекторами паров взрывчатых веществ (ВВ) в воздухе.
Для обнаружения паров веществ в воздухе, например, паров ВВ, содержащихся в концентрациях в десятки и сотни раз меньших, чем порог чувствительности современных аналитических приборов, необходимо производить их предварительную концентрацию, например, путем продолжительного просасывания больших объемов исследуемого воздуха через специальную ловушку - концентратор, способную адсорбировать на себе пары пробы. Благодаря предварительной адсорбции на концентратор, удается от 10 до 1000 раз и более повысить концентрацию паров искомых веществ для последующей их десорбции и введения в аналитический тракт прибора в виде сконцентрированной пробы.
Известна конструкция десорбера, предназначенного для ввода пробы в газовый хроматограф (см. патент РФ №2099700, кл. G 01 N 30/24, 1997 г.), включающий корпус, внутри которого расположен электронагреватель, охватывающий десорбционную камеру, вход которой соединен с атмосферой, а выход - со входом аналитического тракта. Благодаря использованию электронагревателя, охватывающий десорбционную камеру, удается значительно повысить эффективность десорбера, т.к. например, давление паров ВВ при температуре воздуха 20°С во много раз ниже, чем давление паров при температуре 70°С.
Основным недостатком известного устройства является то, что оно предназначено для газовой хроматографии, а, следовательно, ее ввод в аналитический тракт, а также объем пробы мало подходят для прямоточных экспресс - детекторов, работающих в режиме реального времени.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является десорбер устройства (см. патент US №6642513, кл. Н 01 J 49/00, G 01 N 7/00; 2003 г.), включающая корпус, внутри которого расположена прогреваемая десорбционная камера для установки носителя с адсорбированной пробой, вход которой соединен с атмосферой, а выход - со входом аналитического тракта детектора. В качестве детектора использована аналитическая головка, разделяющая ионы по подвижности. Для согласования десорбера со входом аналитической головки использована полупроницаемая мембрана, разделяющая большой входной воздушный поток от малого аналитического потока газа, поступающего в детектор.
Основным недостатком известного десорбера является невысокая эффективность использования адсорбированных паров ВВ, т.к. даже самом удачном вводе пробы, через мембрану в аналитический тракт поступает не более 50% паров исходной пробы, а в случае плохого согласования воздушных потоков, вводимая часть пробы может уменьшаться до 10-15%, т.е. происходит существенное «размывание» предварительно сконцентрированной пробы. Скорость ее «размывания» определяется соотношением объемов всасываемого и аналитического потоков воздуха, а также способностью мембраны пропускать часть входной пробы в замембранный объем. Это впрямую сказывается на вероятности обнаружения искомых паров детектором, которая при известном вводе пробы из десорбера в детектор может существенно снижаться.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее техническое решение, является создание десорбера способного оптимальным образом вводить пробу в аналитический тракт экспресс - детектора таким образом, чтобы при этом не снижалась вероятности обнаружения искомых паров.
Указанная задача в десорбере для детектора с разделением ионов по подвижности, содержащем нагреваемую десорбционную камеру, вход которой соединен со входом атмосферы, а выход с аналитическим трактом детектора, достигается тем, что десорбционная камера выполнена в виде замкнутого объема, разделенного носителем с адсорбированной пробой на две части, в одну из которых помещен электронагреватель в виде электрической лампы, а другая соединена входом с атмосферой, а выходом - с выходом десорбера.
Благодаря использованию электронагревателя в виде электрической лампы, обладающего высоким быстродействием и не вносящего в пробу какого-либо загрязнения, десорбер позволяет осуществить практически импульсный ввод пробы в детектор при максимальной его чувствительности.
Выгодно для минимизации габаритов десорбера в качестве электрической лампы использовать галогенную лампу, которая при минимальных габаритах имеет высокие светоизлучающие характеристики, что способствует быстрой десорбции пробы.
Целесообразно в качестве носителя с адсорбированной пробой использовать металлическую сетку, которая способна быстро адсорбировать на себя пробу и десорбировать ее при нагревании и при этом обладает малым гидродинамическим сопротивлением, благодаря чему можно использовать для адсорбирования пробы пробоотборники с большими потоками воздуха (до 50 и более литров в минуту).
Также целесообразно в качестве носителя с адсорбированной пробой использовать бумажную салфетку, которая благодаря высокой адсобционной способности к парам и микрочастицам
веществ способна накапливать значительные концентрации искомых веществ и достаточно быстро их десорбировать при нагревании.
Перспективно для повышения скорости десорбции стенки поверхности части десорбционной камеры, в которую помещен электронагреватель покрыть отражающим свет покрытием.
Выгодно для исключения разбавления десорбированной пробы выход десорбера снабдить цилиндрическим патрубком с герметизирующим уплотнением.
Таким образом, заявляемый десорбер для детектора с разделением ионов по подвижности, позволяет быстро десорбировать предварительно нанесенную на носитель пробу и в полностью ввести ее со входным газовым потоком в аналитический тракт детектора.
На фиг.1 приведено сечение заявляемого десорбера со схемой воздушных потоков.
На фиг.2 приведен рисунок, поясняющий установку носителя с адсорбированной пробой в десорбер.
На фиг.3 приведен рисунок, показывающий общий вид десорбера с установленным носителем с адсорбированной пробой, а также представлены носители: бумажная салфетка и металлическая сетка.
Приведенная на фиг.1-3 конструкция включает: корпус десорбера 1 со съемной крышкой 2 и узлом присоединения десорбера к детектору 3; входом детектора 4, присоединенному к десорберу через уплотнительное кольцо 5; окно 6 для подсоса атмосферного воздуха внутрь верхней части десорбционной камеры 7; нижняя часть десорбционной камеры 8 с нагревателем 9; носитель с адсорбированной пробой в виде бумажной салфетки 10 или металлической сетки 11.
Устройство работает следующим образом.
Десорбер присоединяют к входу предварительно откалиброванного работающего детектора 4, снимают съемную крышку 2 и устанавливают носитель с предварительно адсорбированной пробой, например, в виде бумажной салфетки 10. Закрывают съемную крышку 2 и включают электронагреватель в виде электрической лампы 9. Через время, которое необходимо для десорбции паров с носителя, детектор указывает на наличие или отсутствие искомых веществ в пробе.
Благодаря использованию заявляемого десорбера удается от 10 до 500 раз повысить концентрацию паров в пробе и тем самым повысить вероятность обнаружения искомых веществ детектором. Это подтвердили совместные испытания десорбера совместно с детектором паров взрывчатых веществ «МО-2М» (Россия).