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喜訊！中科院聲學(xué)所實(shí)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：7842

　　【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(shí)驗(yàn)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(jìn)口。不過，近期中國科學(xué)院聲學(xué)研究所超聲技術(shù)中心研究員何世堂團(tuán)隊(duì)完成了聲表面波氣相色譜儀的研制，實(shí)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(xué)家瑞利(Rayleigh)在19世紀(jì)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?，而聲表面波氣相色譜儀是本世紀(jì)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(shí)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(jìn)行氣體分析，再利用聲表面波檢測器實(shí)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(shí)現(xiàn)痕量氣體的廣譜(揮發(fā)和半揮發(fā)性有機(jī)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(fù)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(jìn)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(qiáng)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(xué)所的何世堂團(tuán)隊(duì)對聲表面波氣相色譜儀的研制進(jìn)行了深入研究，理論分析其響應(yīng)機(jī)理并計(jì)算質(zhì)量檢測下限，設(shè)計(jì)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(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)出進(jìn)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(jī)。

　　據(jù)了解，這款樣機(jī)的檢測下限降低至國外同類儀器的一半，相當(dāng)于性能提高了一倍。在應(yīng)用方面，該樣機(jī)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(tuán)隊(duì)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(kuò)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(xué)院、《聲表面波氣相色譜儀及其應(yīng)用》)

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