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喜訊！中科院聲學所實現(xiàn)表面波氣相色譜儀國產(chǎn)化

2018-09-27 15:18:04來源：中國儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：聲表面波氣相色譜儀閱讀量：5965

導讀：無論是公共安全、公安技術(shù)偵查還是環(huán)境監(jiān)測，都離不開高靈敏度的氣體檢測儀器。目前，實驗室內(nèi)常用的氣體檢測儀器為氣相色譜儀、氣質(zhì)聯(lián)用儀等，但由于這類儀器體積較大、不便攜帶，因此無法滿足現(xiàn)場分析和檢測的需求。

　　【中國儀器網(wǎng) 科技成果】無論是公共安全、公安技術(shù)偵查還是環(huán)境監(jiān)測，都離不開高靈敏度的氣體檢測儀器。目前，實驗室內(nèi)常用的氣體檢測儀器為氣相色譜、氣質(zhì)聯(lián)用儀等，但由于這類儀器體積較大、不便攜帶，因此無法滿足現(xiàn)場分析和檢測的需求。相比之下，體積小、檢測快、反應(yīng)靈敏的聲表面波氣相色譜更適用于現(xiàn)場檢測。長期以來，該儀器設(shè)備一直依靠進口。不過，近期中國科學院聲學研究所超聲技術(shù)中心研究員何世堂團隊完成了聲表面波氣相色譜儀的研制，實現(xiàn)了該類儀器的國產(chǎn)化。

氣相色譜

　　聲表面波是英國物理學家瑞利(Rayleigh)在19世紀80 年代研究地震波的過程中偶爾發(fā)現(xiàn)的一種能量集中于地表面?zhèn)鞑サ穆暡ǎ暠砻娌庀嗌V儀是本世紀初期才發(fā)展起來的新型現(xiàn)場快速氣體分析技術(shù)。它可以利用氣象色譜原理實現(xiàn)復(fù)雜氣體組分的分離，在復(fù)雜背景大氣環(huán)境下進行氣體分析，再利用聲表面波檢測器實現(xiàn)組分的定性和定量分析，能夠有效避免不同氣體組分之間的互相干擾，實現(xiàn)痕量氣體的廣譜(揮發(fā)和半揮發(fā)性有機物)、快速(<1分鐘)、高靈敏度(ppb~ppt級)分析。

　　聲表面波傳感器利用氣體作為聲波的負載效應(yīng)而引起聲波傳播速度的變化，從而引起頻率的變化來進行定量檢測。傳統(tǒng)氣相色譜儀分析時間一般在幾十分鐘到一個小時，而聲表面波氣相色譜儀僅需1分鐘，大大提升了氣體分析的效率。憑借強大的氣體組分分離檢測技術(shù)，聲表面波氣相色譜儀的靈敏度也很高，很適用于復(fù)雜的氣體環(huán)境。此外，該類儀器的體積往往很小，可以做成便攜式的現(xiàn)場檢測儀器。而正是它的、高靈敏度和輕巧便攜，使其被廣泛應(yīng)用于爆炸物、水污染、有毒害氣體等多種物質(zhì)的檢測，在公共安全、環(huán)境監(jiān)測、食品和藥品檢測等方面擁有廣闊的應(yīng)用前景。

　　基于此，中科院聲學所的何世堂團隊對聲表面波氣相色譜儀的研制進行了深入研究，理論分析其響應(yīng)機理并計算質(zhì)量檢測下限，設(shè)計出儀器的核心部件——聲表面波(SAW)檢測器，并分析SAW檢測器表面不同區(qū)域的靈敏度，根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化檢測器及檢測器與分離系統(tǒng)的對接參數(shù)。與此同時，研究團隊還設(shè)計出進樣富集和色譜分離系統(tǒng)、聲表面波檢測系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等多個分系統(tǒng)，從而成功研制出聲表面波氣相色譜儀樣機。

　　據(jù)了解，這款樣機的檢測下限降低至國外同類儀器的一半，相當于性能提高了一倍。在應(yīng)用方面，該樣機除了可以支持爆炸物、毒品、人體氣味、水污染等檢測，還有望為中藥成分提供檢測功能，為中藥質(zhì)量監(jiān)管提供技術(shù)支撐。相信未來，研究團隊將不僅提升聲表面波氣相色譜儀的檢測精度和效率，還將擴展以及深化應(yīng)用領(lǐng)域，研制出可以投入產(chǎn)業(yè)化的國產(chǎn)儀器。

　　(本文參考資料：中國科學院、《聲表面波氣相色譜儀及其應(yīng)用》)

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