单向气流负电晕放电离子迁移谱的研究及其在爆炸物检测中的应用

刘骥巍 彭丽英 黄卫 王卫国 蒋丹丹 孙琪 李海洋

摘 要 基于离子迁移谱的爆炸物探测仪多采用放射性电离源，发展非放射性电离源一直是该技术的研究热点。本研究基于电晕放电原理设计了一种新型负电晕放电电离源结构，结合自行研制的离子迁移谱仪，应用于痕量爆炸物的快速、高灵敏检测。单向气流模式下，对此电离源的气流、放电电压等运行参数进行了系统优化，得到最佳实验条件为：电晕放电电离源结构的电极环孔直径为3 mm，针-环距离为2 mm，放电电压为2400 V，漂气流速为1200 mL/min。在此条件下，避免了放电副产物氮氧化物和臭氧等引发的一系列复杂反应，得到了单一的反应试剂离子O 2（H2O）n。将其应用于爆炸物，如2，4，6-三硝基甲苯（TNT）、硝酸铵（AN）、硝化甘油（NG）、太安（PETN）、黑索金（RDX）等的高灵敏快速直接检测，对TNT的检测限达到200 pg/μL。结果表明，此负电晕放电电离源具有灵敏度高、结构简单、无辐射性、反应试剂离子单一等优点，在爆炸物快速高灵敏检测、公共安全保障等方面具有广阔的应用前景。

关键词 离子迁移谱；爆炸物；电离源；负电晕放电；单向气流