声表面波气相色谱因体积小, 检测快, 反应灵敏, 被广泛应用于爆炸物, 水污染, 有毒害气体等多种物质的检测, 为环保, 公共安全提供了便捷, 高效的检测手段. 但长期以来, 该类仪器主要依靠进口.
近期, 中国科学院声学研究所超声技术中心研究员何世堂团队完成了声表面波气相色谱仪的研制, 实现了该类仪器的国产化.
声表面波气相色谱仪是基于声表面波传感器与气相色谱分离联用的有机气体分析仪, 气相色谱将有机混合物分离成纯组分之后, 由声表面波传感器进行定量检测, 具有灵敏度高, 色谱柱升温速度快(每秒约20 ℃), 体积小等特点, 可实现痕量气体的广谱(挥发和半挥发性有机物), 快速(5分钟内), 高灵敏度(ppb~ ppt级)现场分析, 在公共安全, 环境监测, 食品和药品检测等方面有广阔的应用前景.
在仪器研制过程中, 何世堂团队对声表面波气相色谱仪的响应机理进行了理论分析, 计算出仪器的质量检测下限; 设计仪器的核心部件——声表面波(SAW)检测器, 并分析SAW检测器表面不同区域的灵敏度, 根据分析结果优化检测器及检测器与分离系统的对接参数. 此外, 何世堂团队在设计进样富集和色谱分离系统, 声表面波检测系统, 数控系统和辅助系统等多个分系统的基础上, 进行系统集成并研制出声表面波气相色谱仪样机. 样机的检测下限降低至国外同类仪器的一半, 相当于性能提高了一倍.
除传统的分析检测爆炸物, 毒品, 人体气味, 水污染等功能外, 何世堂团队还基于该仪器以麝香为样品开发了中药成分的检测功能. 相关研究有望为中药质量监管提供技术支撑. 在后续的研究中, 团队将侧重分析方法方面的研究, 使声表面波气相色谱仪的检测更精准, 性能更完善, 并与应用领域相结合, 开发出具有领域针对性的快检仪器.
相关研究成果发表在《应用声学》上.
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