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一种IMS信号校正算法

2020-08-07郑小保徐威张国栋

装备环境工程 2020年7期
关键词:信号环境

郑小保,徐威,张国栋

(1.中国电子科技集团公司第二十二研究所,山东 青岛 266107;2.中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司,济南 250001)

离子迁移谱(Ion Mobility Spectrometry,IMS)技术是20世纪60年代发展起来的一门检测技术,主要用来分析混合气体中存在的微量气体成分,特别适合于一些挥发性有机化合物的痕量探测,如毒品、爆炸物、化学战剂和大气污染物等。但是实际得到的IMS信号的迁移率受环境因素影响比较大,提高IMS信号迁移率的探测精度,减少误判一直是 IMS技术的研究热点之一。

IMS信号的迁移率随周围环境因素的变化而变化,迁移管的构造、电场强度、温度、气压和湿度等一些因素都会对它产生影响。一般采用精确控制或测量迁移环境的做法来提高迁移率的探测精度,但有些是不易控制的,有些精确测量的成本比较高。利用修正技术,对 IMS信号的峰位置进行校正,减弱外界因素对 IMS技术中离子迁移率的影响,一方面保证物质的正确识别,另一方面还可以降低设备的实现难度及成本。

1 离子迁移率

离子迁移率是单位强度电场作用下的离子平均迁移速度,用K表示,其单位为 m2/(V·s),计算公式为:

式中:E为电场强度;为离子的速度

离子迁移率和中性迁移气体分子之间的基本关系最早由法国科学家 Langevin给出,但是计算出的迁移率值和实验值差别非常大。之后,陆续有人对这一理论进行了修改,并不断提出了新的理论。迄今为止,传统弱场下最为成功的离子迁移率理论是由Mason等提出的,由式(2)表示:

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