單向氣流負電暈放電離子遷移譜的研究及其在爆炸物檢測中的應用

劉驥巍 彭麗英 黃衛 王衛國 蔣丹丹 孫琪 李海洋

摘 要 基于離子遷移譜的爆炸物探測儀多采用放射性電離源，發展非放射性電離源一直是該技術的研究熱點。本研究基于電暈放電原理設計了一種新型負電暈放電電離源結構，結合自行研制的離子遷移譜儀，應用于痕量爆炸物的快速、高靈敏檢測。單向氣流模式下，對此電離源的氣流、放電電壓等運行參數進行了系統優化，得到最佳實驗條件為：電暈放電電離源結構的電極環孔直徑為3 mm，針-環距離為2 mm，放電電壓為2400 V，漂氣流速為1200 mL/min。在此條件下，避免了放電副產物氮氧化物和臭氧等引發的一系列復雜反應，得到了單一的反應試劑離子O 2（H2O）n。將其應用于爆炸物，如2，4，6-三硝基甲苯（TNT）、硝酸銨（AN）、硝化甘油（NG）、太安（PETN）、黑索金（RDX）等的高靈敏快速直接檢測，對TNT的檢測限達到200 pg/μL。結果表明，此負電暈放電電離源具有靈敏度高、結構簡單、無輻射性、反應試劑離子單一等優點，在爆炸物快速高靈敏檢測、公共安全保障等方面具有廣闊的應用前景。

關鍵詞 離子遷移譜；爆炸物；電離源；負電暈放電；單向氣流